三种传热方式(科学家发现一种新的传热方式)

三种传热方式

初高中物理课上，会有声、光、电、力、热等几个部分。老师在讲热力学的时候，通常会说传热有三种方式:热传导、热对流、热辐射。

如何理解这三种方式？

首先，我们要知道一切都是由粒子组成的。但是粒子本身并不是静止不动，而是四处游走。

科学家发现，在同等条件下，温度越高，物体分子整体运动越剧烈，反之亦然。也就是说，整个分子的动能与温度有关。科学家用分子的平均动能来描述温度。分子的平均动能越高，温度越高，反之亦然。

一般来说，热能其实是从高温转移到低温的。其中，热传导的本质是一个分子向另一个分子传递动能；

热对流是指流体的宏观运动引起流体不同部分之间的相对位移，使冷热流体相互混合，从而实现传热的过程。

热辐射是指物体通过电磁辐射传递热量，太阳辐射是典型的热辐射。

我们会发现，在过去，我们可以通过宏观的手段来观察传热。但一直有一个无形的“幽灵”在这个领域纠缠着科学家。要想真正空实现传热，按照上面说的三种方式，目前只有用电磁波了。如果没有电磁波，能否实现热传递？

事实上，科学家们早就发现，在纳米尺度上，承载大规模集成电路器件的电子元件的传热高于理论激素。理论之上的热度从何而来？

这个问题一直没有得到很好的解决。

第四种传热方式

近日，物理学家张翔带领的考研团队通过实验证实，纳米尺度的真空环境中会发生真空声子传热，这是一种全新的传热模式。他们还在《自然》杂志上发表了相关的学术论文。这里需要补充一点，这里的“声子”是译名，它的传输不需要介质，在真空态下完成。张翔团队是怎么证明的？

要理解这个过程，我们首先要讲量子力学。在量子力学的框架下，真理空其实不是空，也很活泼。根据量子力学，我们知道虽然真理空中没有真实的粒子，但是有虚粒子。虚粒子不是单个出现，而是成对出现，一正一负，会在极短的时间内湮灭。

虽然虚粒子对会在短时间内迅速湮灭，但是它们非常活跃，不断地出现和消失，所以Zhen 空在这个尺度上非常热闹。

而在不断湮灭我之代的过程中，也会伴随着努力。科学家真的用时间验证了这种力的作用。

他们把两个板块以足够近的距离平行放置，然后两个板块之间会有一个引力，这个引力实际上是虚粒子引起的，最后两个板块会被吸引到一起。科学家也称之为卡西米尔效应。

卡西米尔效应让我们明白了一个道理。虚质点对产生的力可以通过真空传导。在这个过程中真空声子的热传递有可能实现吗？

张翔带领的团队就是想测量这个过程是不是传热引起的。他的在real 空里平行放了两张100纳米厚的氮化硅膜，控制两张膜的一端热，另一端冷。

结果他们发现，随着两层薄膜之间的距离逐渐减小，薄膜的温度也逐渐变得相同。即使两个膜之间的温差一开始达到25度，随着膜之间距离的接近，温度也会趋于相同。

也就是说，在这个过程中，热能从高温膜转移到低温膜，实际上是通过真空声子的热传递来实现的。但是，这种热传递极其微弱，不到热辐射引起的热传递的4%。这也是为什么这种传热的机理很难被发现，但很可能是三种传热方式之外的第四种方式的主要原因。现有的物理教科书未来是否会被重写，还需要世界各地的相关学者来重现和确定整个机制和实验。

真空声子传热有什么用？

相信很多人也会想，就算整个事实都被证实了，又能怎么样呢？

事实上，整个发现将深深影响我们的生活。我们举个例子。现在很多精密仪器已经到了纳米级，尤其是芯片已经到了7纳米左右的水平。然而，芯片的散热问题一直没有得到解决，成为科技发展的瓶颈之一。当科学家们完全理解了真空声子传热，就可以优化芯片设计，进一步缩小体积，同时降低能耗和散热。所以，这个传热的发现很可能会改变芯片领域的发展。

随着芯片效率的提高，将大大提高我们使用的手机、电脑和其他仪器的性能。