熱聲效應是一種熱與聲相互轉化的現象。從聲學角度來說，它是由於處於聲場中的固體介質與振盪的流體之間相互作用，使得距固體壁面一定範圍內在聲傳播方向產生一個時均熱流，並在這個區域內產生或者吸收聲功的現象。
熱聲效應可分為兩類：一類用熱能來產生聲波，即熱致聲效應；另一類是用聲波來產生製冷效應，即聲致冷效應。熱致聲效應很早就被發現了。早在1777年，研究人員就在實驗室中發現，將可燃性氣體的火焰放在兩端開口的垂直管的適當位置，管中會激發出聲音。與熱致聲效應的發現相比，聲致冷效應的發現僅有幾十年的歷史。1975年，研究人員發現：在往復運動活塞激勵的一端封閉的駐波諧振管中，其中間區域存在溫度下降，而兩端溫度升高的現象，這就是聲致冷效應的發現。
近些年來，科技不斷髮展，研究人員已經根據熱聲效應研究出了熱聲製冷機、熱聲發動機等裝置。其中有一種用於液化天然氣的高效1千瓦級行波熱聲製冷機，加熱溫度923開爾文，加壓氦氣7兆帕，可獲得1.17千瓦的冷卻功率和14.95%的總火用效率，對加熱溫度和平均壓力對系統性能的影響進行了模擬，而且結果表明，在110開爾文時，系統總(火用)效率為14.95%，冷卻能力為1170瓦。
除此之外，隨著熱聲理論的發展，熱聲機械逐漸被應用於各個行業。建築火災發生時，由於火焰向上蔓延，在頂棚形成高溫煙氣層，這樣的高溫可以激發熱聲裝置發出報警聲訊號，實現無源報警。因此，熱聲轟燃報警器是火災報警器的最新發展方向之一。雖然熱聲裝置維護成本低，有較為小巧緊湊的幾何結構，是出色的消防警報裝置，但是由於裝置的裝配以及換熱問題，研究人員對熱聲裝置的應用研究只停在初始階段，如果能設計出良好的可應用於消防方面的熱聲報警裝置，將對保證人民財產安全有著非常重大的意義。
其實，熱聲技術簡單、環保、節能高效，其應用相當豐富，熱聲能量轉換技術將會給包括製冷工業在內的整個能源工業帶來很大的影響，因為它的特性是當今時代的需要。
本文由石家莊藁城區興安鎮中學高階教師崔會欣進行科學性把關。
新華網科普事業部
科普中國-科學原理一點通
聯合出品
更多精彩內容，請下載科普中國客戶端。
本作品為“科普中國-科學原理一點通”原創，轉載時務請註明出處。
