Физики из Массачусетского технологического института недавно собрали простое устройство, которое без потребления внешней энергии смогло само себя охладить на несколько градусов ниже температуры окружающего воздуха, передает Наука и Жизнь. 

Для этого исследователям даже не пришлось пользоваться помощью демона Максвелла, который, как известно, вопреки законам термодинамики «способен» сортировать «горячие» и «холодные» молекулы и тем самым делать холодные тела холоднее, а горячие – горячее. Чтобы понять, как такое возможно, давайте посмотрим, какие существуют каналы обмена теплом между взятым предметом и окружающей средой.

Предмет может отдать или получить тепло за счёт контакта с окружающей средой и другими предметами. Тот же горячий чай в кружке сначала передаёт тепло кружке, а кружка, в свою очередь, нагревает стол, на котором она стоит, и воздух, с которым она соприкасается. Но есть ещё один способ передачи тепла – это излучение. Все нагретые тела излучают электромагнитные волны определённого диапазона. Человеческий глаз не может видеть эту часть спектра, поэтому, если мы хотим посмотреть, как выглядит тепло, приходится пользоваться специальными приборами: тепловизорами. Или же можно почувствовать тепло, просто поднеся руку поближе к источнику, например, к зажжённому камину.

Возвращаясь к нашей кружке, отметим, что она, как и камин, пусть и не так интенсивно, но будет испускать инфракрасное излучение, теряя при этом энергию и, как следствие, охлаждаясь. Но окружающие её тела, в том числе воздух, также могут излучать тепло. Поэтому, обмениваясь энергией, все объекты с течением времени принимают одинаковую температуру, или как ещё говорят, наступает термодинамическое равновесие. Тут нужно отметить ещё один важный момент: тепловое излучение плохо поглощается воздухом, образно говоря, оно, как и луч света, может проходить большие расстояния. То есть нагретый объект будет, как фонарик, светить теплом и передавать его тем объектам, до которых это излучение дойдёт. А что будет с объектом, если его надёжно теплоизолировать от окружающей среды, оставив лишь возможность «светить», образно говоря, в космос? Ответ прост: он будет терять энергию и охлаждаться до тех пор, пока поток тепла, суммарно поступающего к телу, не станет равным потоку тепла, излучаемого телом.

Именно такое устройство собрали физики из простых материалов, использовав медный диск в качестве излучателя, фольгу и полимерную плёнку как теплоизолирующие элементы, а на пути прямых солнечных лучей поставив зеркало. Получившаяся конструкция смогла поддерживать температуру медного диска приблизительно на 6° ниже температуры окружающего воздуха. Что характерно, эксперимент происходил в солнечный день, поскольку в пасмурную погоду, атмосфера сама будет работать «нагревателем», не давая объекту сильно охлаждаться.