最近因为一个小困扰，从而发现了一个有趣的东西。

前些日子，在不知不觉中养成了一个早上喝速溶咖啡的习惯，然而冲咖啡需要搅拌，办公室只有杯子，却没有可供搅拌的东西，于是连续几日都是找了一根笔随便和弄了一番，这不太像话，于是上网想要找一个可供搅拌的小勺，却意外发现了一个有趣的杯子，自动搅拌杯，只要向其中注入热水，杯子底部的搅拌器就开始旋转，自动完成搅拌。

这真是一个有趣的东西，表面上看起来不需要任何能量的输入，难道永动机被发明出来了？当然，我们都知道这是不可能的，因为永动机本质上违反了热力学定律，所以注定不可能存在。既然永动机不存在，那么这个杯子就一定有一个能量来源，只是我们没有意识到而已，不过只要想一想就会明白，既然自动搅拌需要注入热水，那么能量的来源就必然与热有关。

什么样的能源能够让杯子底部的搅拌器自动开始旋转呢？我们首先想到的就是电，有了电，有了热，自然就会想到热电效应。

说起热电效应的研究，其实还是很有历史的，最早发现热电效应的人是德国的物理学家塞贝克，所以其又称之为塞贝克效应，不过塞贝克当时并没有完全意识到热与电之间的关系，而真正提出热电效应这个说法的人是物理学家奥斯特。

其实热电效应的原理并不复杂，我们都知道，金属之中是带有电子的，而电子带有负电荷，在一般情况下，电子在金属之中的分布是比较均衡的，但如果我们对金属的一端进行加热，这种均衡就会被打破。温度的本质实际上就是粒子运动速度的快慢，所以加热的一端，电子运动的速度自然就会更快。

在金属受热的一端，由于电子运动速度快，所以电子向周围扩散的速度也就更快，于是热端的一部分电子就会跑到冷端去，这就导致了一个结果，冷的一端电子多，而热的一端电子少。

所以冷的一端就会带负电，而热的一端则会带正电，金属的两端就出现了一个电势差。我们知道，不同的金属，由于材质的不同，所以性质也不同，在加热后所产生的电势差也不同，如果我们将两个不同的金属进行并联，然后在两块金属的一端进行加热，那么两块金属就会产生不同的电势差，于是电流就会从高电势差的金属向低电势差的金属流动，这就是热转化为电的全过程。现在我们知道了热可以产生电，那么热到底能够产生多少电呢？

热电效应所能够产生的电与所使用的材料有着直接的关系，通过研究发现，热电效应所能够产生的电能与材料的三个性质息息相关，这三个性质分别为电压、电导率和导热性。

首先，一个材料在单位温差下所能够产生的电压越大，那么电热效应则越明显。其次，材料的导电性也非常重要，如果导电性能不佳，那么则缺乏应用的价值。最后，就是导热性了，一个材料的导热性能越差，则越好。这是因为如果一个材料的导热性很好，那么在一端加热，另一端很快也会热起来，那么电势差就会消失，反之，如果材料的导热性很差，那么则能够始终保持两端的温度差，进而使电势差得以维持。这三个性质综合在一起就被称之为“热电优值”，一个材料的热电优值越高，则可用性越好。

明白了热电效应，现在不用多说，那个自动搅拌杯的原理也已经浮出了水面。这个自动搅拌杯全名应该是“温差自动搅拌杯”，其就是利用了热电效应来实现注水自动搅拌的。

其结构其实并不复杂，主要由两部分组成，一部分是热电效应电池，另一部分则是个小型电动机。当我们向杯子中注入热水，热电材料上端受热，于是产生电势差，进行产生电流，之后电流被输送给电动机，于是电动机带动搅拌棒开始自动旋转。当然了，作为一个手残党，我很有自知之明，所以并没有拆开来看，不过无需拆开，也能明白里面大体就是如此。其实电热效应是一个极具潜力的研究项目，除了能够做出这种自动搅拌的小玩意之外，未来还有着更为广泛的应用，比如汽车，我们都知道汽车行驶过程中会产生大量的热能，这些热能都被白白浪费了，如果能够通过热电效应实现循环利用，可能会产生很好的节能效果。

更多内容请关注公众号：sunmonarch

来源: 原创