兩節乾電池,180多年敲了百億次,沒人知道電池內部構造

2022年10月07日20:47:24 科學 1046

自從人類發現能量守恆定律之後,永動機的幻想就破滅了,但是人類追求能源的長久性,腳步不會停止。

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能量轉換的基本規律

牛津電鈴自使用開始,180多年內敲了百億次,至今都還在工作,並且沒有一個人知道電池的內部構造。

大學中的牛津電鈴

在英國的某個實驗室的大門上,掛著一個不起眼的裝置,該裝置的結構簡單,是由玻璃罩子包裹的兩根黃色的圓筒狀物體。

這兩根桶狀的物體就是裝置的電池,仔細觀看就會發現,在電池的中間有一根金屬線條連接。

在電池的底端分別懸掛著一顆鈴鐺,鈴鐺的中間有一顆金屬小球,遠看三者之間像是粘連在一起,其實三者都有一定的間隙。

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牛津電鈴底端

這就是電鈴發音的工作原理,金屬球在兩個鈴鐺之間來回撞擊,微量的運動看起來像是在震動,由此發出聲音提醒著人們時間。

很難相信就是這樣一個簡單的裝置,竟然能夠工作180多年的時間。

牛津電鈴裝置是牛津大學的一位教授買回來的,教授的名字叫做羅伯特

1840年,羅伯特發現自己的實驗室需要這樣的電鈴來提醒自己工作時間,於是就找到了當時比較有名的製造商沃特金,希望能夠從那裡採購一個質量比較好的電鈴。

沃特金表示,自己這裡有一個可以用一輩子的電鈴,羅伯特雖然不信,但還是買了下來,之後就放在實驗室的門上。

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當時誰也沒想到它能響到今天

直到羅伯特老年的時候才驗證了商家說的話,這個電鈴居然真的可以用一輩子!

羅伯特死去之前叮囑其他人,不要將電鈴拆除,希望後人能記錄下來,這個電鈴究竟能工作多久。

電鈴能工作多久,誰也不知道,畢竟它的質量實在是太強大了,至今都還在工作。

如此優秀的電鈴究竟是誰製造出來的呢?

有專家對電鈴的生產商進行了調查,根據蛛絲馬跡進行推測,設計電鈴的發明家很有可能是贊伯尼。

因為這兩塊靜電電池看上去,與贊伯尼在1812年發明的電池塊兒非常相似

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初具形態的電池

如此看來,牛津電鈴的使用時長可能還得要加上28年的時間。

如果從它出生開始計算工作的話,它已經足足工作了209年,這是它可能存在的最長工作時間,實際可能要短一些,畢竟誰也不知道它是多久被製造出來的。

即便是最短工作時間,180多年的使用時長也是其他電池無法企及的。

要知道,在美國發射的航天探索器上搭載的兩塊兒核電池,也僅僅是供應了幾十年的時間。

更何況牛津電鈴還是19世紀的科技水平發明出來的,工作百年的歷史足以讓牛津電鈴在全世界「昂首挺胸」。

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聞名世界的牛津電鈴

如此優秀的牛津電鈴,它的工作原理又是怎樣的呢?

牛津電鈴工作原理

有關牛津電鈴的工作原理,科學家們只有猜測,只要不將牛津電鈴拆開,誰也不敢百分之百保證自己的猜測是正確的。

當然,金屬球按時進行擺動,其來源肯定是兩塊電池能夠及時提供電力產生的結果。

與其他電鈴不同,牛津鈴鐺是依靠當中的金屬小球和正負電荷來實現的,金屬小球在靠近一邊電池的時候,自身會攜帶正電荷

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金屬小球振蕩原理

兩者之間的正電荷產生的磁力促使金屬小球撞擊向另一邊,這個時候,金屬小球又感染上了另一邊的負電荷,兩者排斥有將金屬小球彈了回去。

如此循環往複,金屬小球不斷撞擊兩邊的鈴鐺發聲,一直到電力消失,金屬小球自然也就停止了擺動。

在整個過程當中,由於金屬小球與兩邊電池間隔距離很短,需要的力極小,兩邊的電池並不需要太大的電量,就能讓小球發出響亮的聲音。

或許這就是電鈴能夠持久工作的原因,這也是所有關於牛津電鈴猜想當中可能性最大的。

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目前人們只有猜想沒有實錘

不過,即便電池能夠長久地提供電力,但是它本身也會隨著時間所磨損,那麼它又是如何在長的時間當中,保存得如此完好的呢?

根據科學家猜測,電池能夠保存良久的首要秘密在於外邊籠罩的玻璃殼。

玻璃殼將外界的一切阻絕,讓內部形成一個獨立的空間,在這個空間當中,幾乎不受到外界的侵蝕作用,壽命自然也就長久。

之後,就是包裹著兩塊電池的不明黃色物體

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不明黃色物體

黃色物體看上去像是硫磺,只有外部的一層,而在內部是由各類箔紙包裹而成的電池。

經過上千層的專業摺疊,再用專門的玻璃管儀器進行壓縮,最後再將兩塊包裹好的電池浸泡在熔融硫當中,進一步對電池進行封存。

金屬球之間傳遞的電流很小,所以也不會出現燒毀的情況。

雖然看上去是一個比較粗糙的裝置,內部的製造工序還是很精巧的,也難怪製造商信誓旦旦地保證羅伯教授特能夠用一輩子。

一切的謎題都需要等到牛津電鈴停止工作之後,人們才能將它拆開研究。

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一切靜待來日

在此之前,沒有科學家願意破壞一個工作了近200年的古老機器,因為科學家們都想見證一下,牛津電鈴還能工作多久。

300年?400年?不管多久,人類都等得起,而且越是長久,才能讓後世人類對牛津電鈴更感興趣

牛津電鈴的發明畢竟太過久遠,不如先看看當今科學界最前沿的核電池

核電池

核電池的發電原理是由一些半導體材料串聯起來,通過一個合適的熱源和轉化器進行發電。

最核心的部分就是利用這些材料形成溫差產生電量。

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核電池結構

中國研究核電池的歷史具有突破性進展,我國利用放射性同位素的衰變過程能夠很好地釋放熱量的原理,發明出了一款更為穩定、長久的同位素核電池,在世界核電池領域都是前沿的工程。

同位素核電池同時也是核電池當中最受歡迎的領域,早已被美國和俄羅斯運用於航天事業當中。

美國著名的飛船阿波羅11號上,就裝載了兩個同位素裝置

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學名:放射性同位素熱電發電機

此前科學家們也考慮過用太陽能電池或者是普通電池,但是普通電池在外太空的高溫下無法生產工作。

如果給普通電池厚重的防護,又會導致電流輸送供應不足,要知道航天器的運用可是一項大工程,當中所要用到的電量遠遠超出人類的想像。

但是太陽能電池又並不穩定,月球上的一夜是地球的兩周,也就是說,阿波羅號有可能連續兩周都無法攫取新的能源。

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阿波羅飛船

再三衡量之下,美國航天局選擇了當時技術還並不是很成熟的同位素核電池,其表現遠遠超出了科學家們的預期。

後來越來越多的航天事業也加入了同位素核電池,並且逐步拓展到其它領域當中。

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兩種同位素

大海深處寂靜無光,同樣是同位素核電池大展身手的好地方,安裝一塊同位素核電池,能夠維持海底潛艇幾十年的使用。

人們利用同位素核電池當做信標,幾分鐘間隔響一次,同時也可以用作水下的監聽電源,非常的便捷實用,關鍵是成本還低

在醫學方面,人們將同位素核核電池運用於心臟勃起器人工心臟,尤其是在人工心臟運用當中,微型的同位核素電池能夠讓人使用十年以上。

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人工心臟

目前為止,人類對於同位素核電池的開發技術還並不完全成熟,相信在未來伴隨著同位素核電池的成熟,會有更多實用的核電池被人們所使用。

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