愛因斯坦的發射器（愛因斯坦的冷卻機）

2023-05-30 14:00:29

愛因斯坦是個偉大的科學家，他那習慣於考慮宇宙大謎團的腦袋，有時也會來點巧妙的發明。例如，他曾發明了一款冷卻機，巧妙地利用了物質的化學性質，非常節能，不用一點電，只需要一點熱量就行了。

情況是這樣的。那是在1926年，愛因斯坦和他的學生看到報紙上的一篇報導，柏林的一戶人家被冰箱裡的毒氣殺死了。冰箱裡怎麼會有毒氣了呢?原來那時候氟利昂還未被發明出來，冰箱製冷劑採用的是丙烷等有毒的碳氫化合物。丙烷作為製冷劑製冷效果不好，為了達到需要的製冷量，往往需要更多的丙烷來製冷。製冷劑加多了，壓縮機的負荷就大，一旦這些活動部件密封不嚴，就容易導致製冷劑洩漏。

看到這個報導，愛因斯坦很震驚，他想，冰箱製冷系統需要壓縮機這種活動的部件來工作，時間長了，肯定會因磨損而出現漏洞，這種系統潛伏著較大的危險。為了消除冰箱裡這種潛在的危險，愛因斯坦就和他的學生聯手搞起發明來，學生動手，他來指導，於是不久，一款非常簡單、節能的製冷系統就面世了。在這款製冷系統中，愛因斯坦採用了氨和水作為製冷劑，並且去掉了壓縮機。

巧妙而節能的設計

氨和水怎麼能用來製冷呢?為了能看懂愛因斯坦的設計，我們把它與有壓縮機的冰箱進行對比。

有壓縮機的冰箱一般是這麼工作的：液體製冷劑通過管道上的小口閥門進入製冷室減壓蒸發，變成氣體，科學上叫「節流膨脹」，這會吸收製冷室的熱量，從而起到製冷作用。然後製冷劑氣體再進入壓縮機加壓，加壓後，製冷劑溫度升高，再流經設在冰箱外面的散熱管散熱，製冷劑氣體溫度降低，變成液體。然後再開始下一個循環。這樣，冰箱內的熱量就通過這套系統被帶到了冰箱外面，從而冰箱內溫度降低。這個過程，製冷劑經過了氣化吸熱和液化放熱的過程。

而愛因斯坦的冷卻機是這樣工作的：高濃度氨水吸收周圍的熱量，揮發變成氨氣，使製冷室溫度降低。揮發出的氨氣通過管道流出，被水吸收，經過加熱、回收等工序，就又形成高濃度氨水，流回高濃度氨水罐。若把這套系統直接放在室內，把散熱器放在室外，就是空調了。若把這套系統縮小到一個密封小室裡，就是冰箱了。

這個過程不用電能來完成，一個工廠尾氣的餘熱或汽車尾氣的餘熱等廢熱就可以開動它。而要想把這種冷卻機裝到家裡，只需要在屋頂上放個太陽能熱水器，就可以用其中的熱水來開動這個冷卻機了。不過在1930年代，人們還沒有有效利用太陽能的設備，但即使用電，它也比傳統冰箱節能得多，因為傳統冰箱的壓縮放熱浪費了大量電能。

無法享受的發明

愛因斯坦的冷卻機發明出來後，就被一個生產廠家看上了，但是人們很快發現，這種空調或冰箱如果要達到足夠的製冷效果，需要很大的體積，很佔地方。因此，愛因斯坦的冷卻機被製造出來後，它只是在一些工廠中使用，很少走入平民百姓家。

其實這種冷卻機的原理並不是愛因斯坦創造的，19世紀就有人想到用水和硫酸來作為製冷劑，製造了簡單的冷卻機了，這種冷卻機是利用了硫酸吸收水的性質。愛因斯坦只是發明了一套利用氨和水的製冷系統。

愛因斯坦以後的人又對這種冷卻機進行了改進，並且找出了很多新的製冷劑，例如用矽膠和水作為製冷劑。就是說，水蒸發吸熱製冷，水蒸氣被矽膠吸附，因此可以保證水罐上方不會被水蒸氣充滿，可以不斷蒸發。矽膠中的水也是通過加熱的方式釋放出來，流動到室外散熱，冷凝成液體水，進入水罐。

由於矽膠和水都是無毒的，並且非常常見，因此現在的吸收式空調都是用矽膠和水作為製冷劑的。這種冷卻機的整個製冷系統也很大個，因此也都是用於工廠，充分利用工廠釋放的廢熱。

走入尋常百姓家

不過如今科學家發明出一種比矽膠更加多孔的吸附劑，具有納米級的空洞，因此具有比矽膠更大的吸水面積，被科學家叫做「納米海綿」，同樣重量的納米海綿和矽膠相比，納米海綿可以吸收的水量比矽膠多3倍。

而且納米海綿與水分子結合得並不是很緊密，這樣它吸水和釋放水的速度就快得多，比矽膠快50到100倍。這樣，相當於矽膠1/4大的納米海綿就可以達到同樣的製冷能力。這樣，空調的體積就可以大大縮小了，裝到室內與普通空調看上去差不多大，再在屋頂裝個太陽能加熱器，就可以開動這個空調不斷給室內降溫了，以後再也不用眼睜睜看著空調讓電錶飛速旋轉了。另外，這種空調的價格和安裝費用也大大降低了。也許不久，這種超級節能的吸收式空調就會走入千家萬戶。