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电风扇+矿泉水瓶秒变“制冷神器”,真有科学依据吗?

转载 科普中国 2024-06-20 作者: 审核专家:

近期,一段“在电风扇上装矿泉水瓶”的短视频在网络上引发热议。从视频中可看到,操作者将几个矿泉水瓶捆绑在一起,瓶底剪掉,切面对准电风扇出风口,瓶口朝外,表示这样即可吹出冷风,“不用电,降温效果还堪比空调”。这个方法真的行之有效吗?对此我们邀请了北京师范大学物理与天文学院教授、博士生导师严大东,从物理学的角度为公众进行解读。

问:自制神器成为空调“平替”,真的有科学依据吗?

答:首先要明确的是,网传在电风扇上加装矿泉水瓶代替空调达到制冷效果的说法是没有科学依据的。

总体上讲,电风扇输入了电能,按照能量守恒定律,这只会增加室内的总能量,并没有把热量带到室外,因此称不上是空调。

一个误解是,有人认为空气在瓶中会压缩,然后在瓶口处扩散出去,可以看成是“绝热膨胀”,导致温度降低。造成这一误解的原因在于在空气被压缩的过程中已经升温了,而在瓶口处向外膨胀降温只是相对于瓶口已经升高了的温度而言,何况这样的温度变化很小。

问:塑料瓶中的空气是怎么流动的?

图片来源:视频截图

答:风自矿泉水瓶底吹入瓶中,由于瓶口较小,风在瓶口处会产生加速,因此,吹出的风流速快。可能会有人说,根据伯努利原理,瓶口吹出空气的压强变小。而同时空气被压缩体积也会变小,这样根据理想气体状态方程温度会降低。这一观点混淆了理想气体方程的适用性,它适用于平衡态,而由伯努利原理导致的压强变小不是平衡态。

综上所述,由于吹出的风流速快,等效于电扇调高了风速档,人体感觉上会凉爽,但温度并没有明显降低。

问:也有人称,将风扇对着窗外吹,效果比对着室内吹更好,这有科学依据吗?

答:如果是周围环境能够提供比空气更低的温度(比如说住在平房,地面和墙壁的温度要比空气温度低),这样如果把风向外吹,会使补充进来的气流过地面和墙壁,从而使温度有所降低。前提是要做好风扇和窗户之间的密封,否则热空气会很快倒流进来。这一做法等同于在墙上装一个排风扇,因此没有太多的实用价值。

问:从物理学角度,请老师推荐大家一些居家降温小妙招。

答:80年代在浙大读书期间我住在的宿舍在一层,夏天室内温度高达32摄氏度。曾经在书桌上放一盆水,在上面用一个小吊扇对着这盆水吹风(同时拉上窗帘),可使室温降低2度。

物理学是一门基础学科,更是现代科学和技术的基础。我们周围的客观世界,小到组成质子、中子的夸克,大到整个宇宙都是由物质构成的。希望通过科普,可以帮助大家更好地运用物理学知识去理性看待网传“空调”的科学原理与实际效果,激发大家对于未知世界的好奇心和探索精神。

专家:严大东 北京师范大学物理与天文学院教授、博士生导师

出品:科普中国X新华网

监制:中国科学技术出版社有限公司、中科数创(北京)数字传媒有限公司

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