Mới nghe, quá trình này có vẻ như chống lại các định luật vật lý.
Nếu bạn để một ly nước sôi trên bàn, nó sẽ từ từ nguội đi. Tuy nhiên, nhiệt độ của nước sẽ không thể hạ thấp hơn nhiệt độ phòng. Đây là kinh nghiệm mà chúng ta thấy được từ định luật 2 nhiệt động học: "Entropy của một hệ kính phải tăng theo thời gian".
Có thể hiểu đơn giản như sau: Nhiệt chỉ có thể truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn, không thể theo chiều ngược lại.
Biến nước nóng thành nước đá nhờ phép thuật nhiệt động học (Ảnh: Schilling)
Hạ nhiệt thấp hơn nhiệt độ phòng
Các kết quả của một thí nghiệm gần đây được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu của giáo sư Andreas Schilling tại Đại học Zurich cho thấy các kết quả kỳ lạ. Các nhà nghiên cứu đã có thể làm lạnh một miếng đồng từ hơn 100 độ C xuống thấp hơn nhiệt độ phòng mà không cần dùng nguồn năng lượng ngoài.
Theo Schilling, thiết bị thí nghiệm này theo lý thuyết sẽ biến nước sôi thành nước đá mà không dùng thêm năng lượng.
Dao động nhiệt
Để thực hiện việc này, các nhà nghiên cứu sử dụng một thiết bị thông dụng tên là Peltier. Thiết bị này có thể biết dòng điện thành chênh lệch nhiệt. Nhóm nghiên cứu đã từng sử dụng thiết bị này trong thí nghiệm trước, kết nối với một cuộn cảm để tạo ra một bộ dao động nhiệt.
Nó trao đổi nhiệt giữa các vật và trong một khoảng thời gian ngắn, nhiệt truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn khiến cho vật lạnh hơn tiếp tục lạnh đi.
Loại mạch dao động nhiệt này chứa trong nó một "cảm ứng nhiệt". Nó hoạt động giống như mạch dao động điện, trong đó điện áp dao động với chiều thay đổi liên tục.
Sự bảo toàn các định luật vật lý
Trước đây, đội ngũ các nhà khoa học của Schilling mới chỉ thực nghiệm được với một nguồn năng lượng. Nay họ đã có thể thực hiện được mạch dao động nhiệt mà không cần nguồn năng lượng ngoài.
Các mạch dao động nhiệt sau một thời gian sẽ có hiện tượng nhiệt truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn. Và điều này không hề vi phạm các định luật vật lý. Họ chứng minh được rằng sự thay đổi entropy trong toàn hệ thống vẫn tăng theo thời gian.
Thí nghiệm dường như chống lại định luật vật lý (Ảnh: Schilling)
Những ứng dụng tiềm năng
Mặc dù đội nghiên cứu ghi nhận được sự thay đổi chỉ khoảng 2 độ C so với nhiệt độ phòng. Đây là do sự giới hạn của thiết bị Peltier được sử dụng. Theo lý thuyết, nhiệt độ có thể đạt được độ chênh lệch 47 độ C nếu như thí nghiệm sử dụng thiết bị Peltier lý tưởng.
Mạch dao động nhiệt tương đồng với mạch dao động điện (Ảnh: Schilling)
Mạch tạo nhiệt âm có thể được sử dụng mà không cần sử dụng nguồn ngoài. Tuy nhiên, Schilling cũng thừa nhận rằng ứng dụng thực tế của mạch này vẫn còn xa. Một lý do là thiết bị Peltier chưa hiệu quả như mong đợi. Ngoài ra, thí nghiệm đòi hỏi vật liệu siêu dẫn để giảm thiểu tiêu hao năng lượng.
Nguồn: Phys.org