近期，一段“在電風(fēng)扇上裝礦泉水瓶”的短視頻在網(wǎng)絡(luò)上引發(fā)熱議。
從視頻中可看到，操作者將幾個(gè)礦泉水瓶捆綁在一起，瓶底剪掉，切面對(duì)準(zhǔn)電風(fēng)扇出風(fēng)口，瓶口朝外，表示這樣即可吹出冷風(fēng)，“不用電，降溫效果還堪比空調(diào)”。
這個(gè)方法真的行之有效嗎？對(duì)此我們邀請(qǐng)了北京師范大學(xué)物理與天文學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師嚴(yán)大東，從物理學(xué)的角度為公眾進(jìn)行解讀。
問：自制神器成為空調(diào)“平替”，真的有科學(xué)依據(jù)嗎？
答：首先要明確的是，網(wǎng)傳在電風(fēng)扇上加裝礦泉水瓶代替空調(diào)達(dá)到制冷效果的說法是沒有科學(xué)依據(jù)的。
總體上講，電風(fēng)扇輸入了電能，按照能量守恒定律，這只會(huì)增加室內(nèi)的總能量，并沒有把熱量帶到室外，因此稱不上是空調(diào)。
一個(gè)誤解是，有人認(rèn)為空氣在瓶中會(huì)壓縮，然后在瓶口處擴(kuò)散出去，可以看成是“絕熱膨脹”，導(dǎo)致溫度降低。
造成這一誤解的原因在于在空氣被壓縮的過程中已經(jīng)升溫了，而在瓶口處向外膨脹降溫只是相對(duì)于瓶口已經(jīng)升高了的溫度而言，何況這樣的溫度變化很小。
問：塑料瓶中的空氣是怎么流動(dòng)的？
圖片來源：視頻截圖
答：風(fēng)自礦泉水瓶底吹入瓶中，由于瓶口較小，風(fēng)在瓶口處會(huì)產(chǎn)生加速，因此，吹出的風(fēng)流速快?？赡軙?huì)有人說，根據(jù)伯努利原理，瓶口吹出空氣的壓強(qiáng)變小。
而同時(shí)空氣被壓縮體積也會(huì)變小，這樣根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程溫度會(huì)降低。這一觀點(diǎn)混淆了理想氣體方程的適用性，它適用于平衡態(tài)，而由伯努利原理導(dǎo)致的壓強(qiáng)變小不是平衡態(tài)。
綜上所述，由于吹出的風(fēng)流速快，等效于電扇調(diào)高了風(fēng)速檔，人體感覺上會(huì)涼爽，但溫度并沒有明顯降低。
問：也有人稱，將風(fēng)扇對(duì)著窗外吹，效果比對(duì)著室內(nèi)吹更好，這有科學(xué)依據(jù)嗎？
答：如果是周圍環(huán)境能夠提供比空氣更低的溫度（比如說住在平房，地面和墻壁的溫度要比空氣溫度低），這樣如果把風(fēng)向外吹，會(huì)使補(bǔ)充進(jìn)來的氣流過地面和墻壁，從而使溫度有所降低。
前提是要做好風(fēng)扇和窗戶之間的密封，否則熱空氣會(huì)很快倒流進(jìn)來。這一做法等同于在墻上裝一個(gè)排風(fēng)扇，因此沒有太多的實(shí)用價(jià)值。
問：從物理學(xué)角度，請(qǐng)老師推薦大家一些居家降溫小妙招。
答：80年代在浙大讀書期間我住在的宿舍在一層，夏天室內(nèi)溫度高達(dá)32攝氏度。曾經(jīng)在書桌上放一盆水，在上面用一個(gè)小吊扇對(duì)著這盆水吹風(fēng)（同時(shí)拉上窗簾），可使室溫降低2度。
物理學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，更是現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)的基礎(chǔ)。我們周圍的客觀世界，小到組成質(zhì)子、中子的夸克，大到整個(gè)宇宙都是由物質(zhì)構(gòu)成的。
希望通過科普，可以幫助大家更好地運(yùn)用物理學(xué)知識(shí)去理性看待網(wǎng)傳“空調(diào)”的科學(xué)原理與實(shí)際效果，激發(fā)大家對(duì)于未知世界的好奇心和探索精神。
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