爱因斯坦发明了什么(爱因斯坦因为什么发明了电灯)

审计专家:朱光思

生物学方面的科学大师

每个人都知道爱因斯坦是一位伟大的物理学家。他突破了“光子”的概念，解释了光电效应，获得了1921年的诺贝尔物理学奖。

此外，爱因斯坦还解释了布朗运动的本质，提出了新的固体比热容理论，创立了狭义相对论和广义相对论...

1905年，爱因斯坦提出了狭义的光量子假说和完整的相对论原理，所以这一年被称为“爱因斯坦的奇迹年”。

由于爱因斯坦等人的不懈努力，20世纪的物理学发展迅速。然而很少有人知道，这么伟大的物理学家还发明了一台不用插电的冰箱！

一次事故，三项发明

这个故事发生在1926年的柏林。爱因斯坦在报纸上看到，一家人因冰箱冷凝管破裂导致制冷剂二氧化硫、氯甲烷等气体泄漏而中毒身亡。爱因斯坦开始思考是否有可能做出一个无毒的冰箱，于是他去找L.Szilard商量，找到一个可行的方法。

利奥·西拉德(Leo szilard)这个名字你可能不熟悉，但你一定熟悉他帮助发明的两件东西——原子弹和核反应堆。

匈牙利裔美国核物理学家西拉德(Szilard)构想并讨论了核裂变中保持链式反应的原理，提出了临界质量的概念，参与了曼哈顿计划(美国陆军部的原子弹计划)，并与恩利克·费密等人在芝加哥大学建立了人类第一座核反应堆“芝加哥堆-1”(Chicago Pile-1)。

西拉德于1958年获得阿尔伯特·爱因斯坦奖，1959年获得原子和平奖，并于1961年当选为美国国家科学院院士。

让我们回到故事。爱因斯坦和当时的西拉德见面后，详细讨论了当时冰箱的工作原理:这些冰箱都是通过冷凝器中的制冷剂蒸汽液化放热，然后引入与冰室进行热交换的蒸发器。蒸发吸收的热量再次变成蒸汽，通过这个循环实现制冷。

制冷剂的沸点与压力有关。压力越高，沸点越高。压力越低，沸点越低。只有控制冷凝器和蒸发器中的压力，才能使制冷剂在规定的温度下液化或蒸发，从而达到循环放热和吸热的目的。

爱因斯坦和西拉德。

来源|原子遗产基金会

所以这个冰箱里最重要的结构就是用于减压的膨胀阀(节流阀)和用于增压的压缩机，哪个死哪个方便压缩机。

当压缩机对制冷剂加压时，需要做往复的机械运动。爱因斯坦和西拉德认为，这将导致密封部件的损耗和老化，最终使有毒制冷剂——二氧化硫、氯甲烷等气体泄漏，使报纸上提到的那一家人中毒。

上个世纪的冰箱

来源|海报时尚网

因此，爱因斯坦和西拉德计划设计一种吸收式冰箱，它不需要移动部件。没有部件之间机械运动造成的损失，制冷剂自然可以被牢牢地密封在内部。

与普通冰箱不同的是，这种冰箱不需要电力，只通过改变液体和气体之间的气压来降低温度，从而达到制冷的目的。

爱因斯坦和西拉德设计的吸收式制冷机示意图

来源|维基百科

他们在蒸汽产生这一步做了改变:通过加热低沸点氨水来代替机械操作，并提供高温高压压缩机来产生制冷剂蒸汽。

此外，爱因斯坦和西拉德停止使用有毒的氯甲烷和二氧化硫，而是尝试使用氨水、丁烷和水将氨引入装有丁烷的烧瓶中。丁烷吸收氨气的沸点会降低到室温以下沸腾，丁烷的沸腾过程会吸收大量的热量达到制冷的效果。

然后，沸腾产生的混合物将被引入水中，使氨和丁烷分离，并让它们进入下一个制冷循环。

爱因斯坦和西拉德设计的冰箱冷却系统专利图

来源|颜瑜。爱因斯坦的冷却机[J]。大科技，科学之谜，2013，(5):34-35。

但是，这种设计的成本太高。考虑到商业化生产的成本和收益，一直没有投入大规模工业化生产。

爱因斯坦也认为这种吸收式制冷机的结构太复杂，需要找一种结构更简单的冷却器。

于是他们提出了一个新的方案:扩散制冷机。

扩散式冰箱示意图

来源|阿勒菲尔德g .爱因斯坦作为发明家[J]。今日物理学，1980年，第33卷第5期:第9-13页

扩散制冷机的原理和装置比较简单。它以甲醇为制冷剂，利用自来水的水压在甲醇附近喷射高速水，在甲醇液面上方形成低压区，促进甲醇蒸发，实现制冷。

当然，他们并没有就此止步。爱因斯坦和西拉德接着提出了第三种冰箱的可能性:电磁冰箱(AEG型)。

他们将液态金属密封在一个不锈钢圆筒中，并安装了一个可以在圆筒外产生磁场的线圈。

工作时，缸外线圈电流的变化激发的磁场，使缸内液态金属在磁场的作用下做直线往复运动，对制冷剂进行加压，达到与压缩机相同的加压效果，但没有任何机械传动装置，无需担心泄漏。

爱因斯坦和西拉德设计的电磁压缩机原理图(左)和物理图(右)

来源|阿勒菲尔德g .爱因斯坦作为发明家[J]。今日物理学，1980年，第33卷第5期:第9-13页

但是液态金属在移动的时候会发出很大的噪音，所以这种冰箱并没有进入市场。

但是，这种电磁压缩机冰箱并没有被遗忘。许多年后，根据这种设计，人们发明了基于电磁感应原理的磁力泵。这种电磁泵后来被广泛用于核电站。

渐渐淡忘。

虽然爱因斯坦和西拉德开发了三款环保创新的冰箱，但都没能进入市场。

这是因为当时一种新型无毒制冷剂问世。没错，就是大家熟悉的氟利昂。因为不用担心有毒物质的泄漏，人们仍然可以采用传统的压缩机结构，爱因斯坦和西拉德发明的新型冰箱自然没有市场。

随着时间的推移，人们逐渐意识到氟利昂破坏臭氧层的弊端，开发出一代又一代的新型制冷系统，并禁用氟利昂。同时压缩机的结构也得到了优化，冰箱也逐渐变成了我们今天看到的样子。

3昔日的冰箱重现。

不过，爱因斯坦和西拉德研制的冰箱真的就此消失了吗？并没有！

随着全球气候变化和能源短缺越来越严重，爱因斯坦和西拉德研制的冰箱重新受到了研究人员的关注。

牛津大学工程师马尔科姆·麦卡洛克以爱因斯坦的冰箱为基础进行研究，致力于开发新一代不需要电力的冰箱来取代现有产品。2008年，他宣布成功修复了拥有1930年专利认证的爱因斯坦冰箱。它可以利用太阳能提供能量，便于携带。

他说，预计会改进技术，重新选择制冷剂，增加配置等。在此基础上，使其优化成为一种制冷效率高、环保的冰箱。

此外，基于爱因斯坦电磁制冷机的电磁泵仍在各大核电站日夜工作。

来源:数字北京科学中心

原标题:早期的冰箱真的会导致中毒吗？爱因斯坦发明了一种没有插件的冰箱。

编辑:姚峰