这种玻璃似乎打破了电力法则 这就是真正发生的事情

玻璃杯不应该煮沸。但确实如此。

一队物理学家在一个炉子里砸了一小块玻璃，电压与你家里的电源插座有关。足够的电力来加热玻璃，玻璃已经从炉子的环境热量中变得非常温暖。但它应该不足以煮沸玻璃。玻璃不会沸腾，直到温度达到电流应该产生的温度数千度。然而，在他们的烤箱中，当电流流动并产生电场时，物理学家们看到玻璃样品上升出一层薄薄的“蒸汽”。

要做到这一点，电流必须集中在玻璃的一部分，不均匀地提供能量。但是有一个问题：那是违法的。

这是交易：当电流通过均匀材料时，它应该均匀地加热整个材料。在19世纪40年代早期发现它的英国化学家詹姆斯普雷斯科特Joule之后，科学家称之为焦耳的第一定律。这是一个物质事实，其根源在于能量守恒定律，这是控制我们宇宙的最基本规则之一。我们每天都在看工作; 在没有焦耳定律的情况下，灯泡灯丝不会有漂亮，均匀的发光。

但这一潮流似乎违反了法律。不仅蒸汽从玻璃的某些部分上升，而且热点(在红外相机上可见)在其表面上眩晕地跳舞。他们的实验一次又一次地出现了热点。

“这种玻璃在最微小的水平上是均匀的，”宾夕法尼亚州伯利恒利哈伊大学的材料科学家Himanshu Jain，以及2月26日发表在“自然科学报告 ” 杂志上的一篇论文的共同作者。

玻璃是绝缘体，不带电流; 虽然很小，但预计会将大部分电流转化为热量。Jain告诉Live Science，关于焦耳第一定律的传统观点将预测电流会均匀地加热玻璃，使其缓慢熔化和变形。在大多数情况下，这正是发生的事情。

“我们看着电场下的热玻璃软化，”Jain说，“这是以前没有人做过的事情。”

事实证明，这种不均匀的加热是在玻璃阳极附近倾倒大量能量，这是电流的切入点。因此玻璃在那里熔化并蒸发，即使它在其他地方保持稳固。热点的温度比其他玻璃温度高得多。在某一点上，玻璃的单个区域在不到30秒的时间内加热约2,500华氏度(1,400摄氏度)。

焦耳的法则被打破了吗?是的，不，杰恩说; 宏观思考，它出现了。从微观上讲，答案是“不” - 它只是不再适用于整个玻璃。

根据焦耳的第一定律，均匀的电场应均匀加热材料。但在高温下，电场不仅会加热玻璃 - 它会改变其化学成分。

Jain说， 当带正电的离子(剥离带负电的电子的原子)被撞出位置并在玻璃上带电荷时，电场穿过玻璃。最轻的离子首先移动，携带电流。

该装置中的玻璃由 氧气，钠和硅制成。钠，松散结合的轻质离子，完成了大部分的能量转移。一旦钠转移，它就会改变阳极附近玻璃的化学成分。一旦化学变化，玻璃更像是两种不同的材料，并且焦耳定律不再均匀地应用。形成了一个热点。

Jain说，之前没有人注意过这种效果，可能是因为它直到玻璃杯已经很热才开始使用。在炉子达到约600°F(316℃)之前，该实验中的材料没有形成热点。对玻璃而言，这不是很热，但它比大多数使用玻璃和电力的电机工作的条件要热得多。

然而，就目前而言，科学家们已经弄明白为什么玻璃杯不应该沸腾。这本身就很令人兴奋。