咋回事？

最近，巴黎主要地标之一、330米高的埃菲尔铁塔又长高了10厘米，塔顶也伴随着日照的变化微微倾斜。这是怎么回事？埃菲尔铁塔是钢铁构建组成，会发生热胀冷缩现象，让铁塔长高的正是巴黎的极端高温。

埃菲尔铁塔在设计之初被称为“300米高塔”。工程师莫里斯·科希兰和埃米尔·努吉耶向监造这座塔的古斯塔夫·埃菲尔提议这个名称，暗示了他们想要实现非凡的技术壮举，以及建造一座创纪录高度的铁塔的雄心。然而，随着夏季气温升高，埃菲尔铁塔已经变得更高，超过了最初的设计。

工程师兼建筑师勒穆瓦纳表示：“当气温达到40摄氏度时，埃菲尔铁塔的高度大约会增加10厘米。不过这些变化非常细微，肉眼几乎无法察觉。目前也不会对建筑构成威胁。从长远来看，极端高温可能会逐渐削弱铁塔的金属结构，“一根铁丝折弯一次没事，但反复弯折上百次，它最终还是会断裂的。“

Part.1 轻质铁结构

埃菲尔铁塔的建造是为了1889年的世界博览会，以纪念法国大革命一百周年。埃菲尔选用了他非常熟知的熟铁作为建筑材料。他曾在此前的项目中使用过熟铁，且效果均很好。熟铁能够承受高强度的应力，使得建造一座大而轻、且能抵抗水平风应力的高塔成为可能。

猜一猜这座铁塔有多轻？它仅重7300吨，与塔内包含的空气重量（约6300吨）相近。埃菲尔铁塔最初的设计兼具观景与无线电广播功能，其塔身是巨型三角网格结构，与同一时期建造的加拉比特高架桥（也是由埃菲尔的团队设计），及苏格兰的福斯桥结构相似。

所有这些结构都会随建造材料的温度上升而膨胀，这种现象也被称为热膨胀。不过，不同于这些变形复杂的桥梁，埃菲尔铁塔随着温度变化，主要沿垂直方向伸缩。

Part.2 热胀冷缩的材料

大多数固体会出现热胀冷缩的现象，这是因为温度升高会加剧内部的原子振动，原子之间的平均间距就会增大。

在不同固体材料的内部，化学键的性质并不相同，会导致不同程度的膨胀效应，这些都是工程师需要精确记录的。陶瓷和玻璃内部的化学键强度较高，因此这些材料受热膨胀的程度会比金属小，而金属又会小于聚合物。

那么，如何估算固体的膨胀情况呢？对于直线型构件，比如梁和杆，它们也是大多数公共工程和建筑常见的构件，其膨胀量与构件长度、温度变化和材料膨胀系数成正比。

Part.3 发丝之宽

很多陶瓷材料的热膨胀系数都在0.5×10-6至1.5×10-6/℃之间，金属的膨胀系数则介于5×10-6至30×10-6/℃，而聚合物的膨胀系数则更高，通常在50×10-6至300×10-6/℃之间。这些数值表示随着温度升高1℃，材料增加的单位长度。最易膨胀的材料是聚合物，其膨胀率约为金属的10倍，而金属的膨胀率又是陶瓷的10倍。

埃菲尔铁塔及其钢构件使用的熟铁膨胀系数约12×10-6/℃，即温度每升高1℃，一根一米长的铁棒会膨胀12×10-6米，也就是只有十几微米，比头发更细。

那么，热对建筑物会有明显的影响吗？是的，如果考虑到另外两个参数：建筑物的长度和它所在地区的温度范围。

建筑物可能会很长。埃菲尔铁塔高300米，而加拉比特高架桥长565米，福斯桥的长度更是则超过2.5千米。如今还有许多更大型的线性结构，热膨胀也会影响许多桥梁承载的铁路轨道。

历史温度范围也是需要分析的因素。根据长达两个世纪多的气温记录，巴黎冬季气温最低低于-20℃，夏季的气温最高可达40℃。还应考虑太阳辐射的影响——在阳光直射下，金属温度会更高，通常会超过60℃或70℃。

Part.4 背向太阳

现在我们来估算一下，当如历史记载，埃菲尔铁塔经历的温度波动范围约100℃。在这个温度变化下，一根100米长的金属棒会膨胀多少呢？

算术很简单。温度每上升1℃，一根1米长的金属棒会膨胀0.000012米。当温度上升100℃时，一根100米长的金属棒就会膨胀0.12米。而一根300米长的金属棒会膨胀三倍，即0.36米，也就是36厘米。变化显而易见。

当然，一根简单的金属棒与一座由18000多块铆接铁片组成、朝向四方的铁塔膨胀行为并不相同。此外，太阳总是仅照射铁塔的某一侧，这也使得它的其中一面比其他面膨胀更多，令塔身微弯，仿佛背向太阳俯身。

专家估计，埃菲尔铁塔在炎夏会比寒冬要高出12至15厘米。这表明，埃菲尔铁塔不仅是一座地标、通讯塔以及巴黎的象征，也是一个巨大的温度计。 综合央视、中国科普博览等

网友调侃

为啥不给埃菲尔铁塔装个空调？

因为没地方挂外机！

@埃菲尔本塔：我已经热到长高10厘米了，再热下去我就要开始自燃了。

@塞纳河畔没空调：铁塔都长高了，我却快热矮了。呼叫巴黎市政厅，给铁塔装个中央空调啊！330米的大号自拍杆，配个空调不过分吧？

@德国物理课代表：楼上醒醒，铁塔是钢铁的，你见过谁给钢梁装空调？真装上，冷热一缩一胀，铁塔变比萨斜塔，你负责？

@热力学使我快乐：我来正经科普——空调没外机等于白干！内机吸热，外机排热，没外机热量就排你屋里。给铁塔装空调，除非把塞纳河当冷凝塔，不然外机挂得比埃菲尔还高，热量排到平流层去？

@巴黎房东老李：别闹，我连自家19世纪老公寓的外墙打个孔装外机，都被罚了800欧！你敢给铁塔装外机？

@空调安装工永不认输：外机挂哪？挂观光层栏杆上？游客上去一看，好家伙，铁塔腰间盘突出，挂了四个“大铁盒子”，朋友圈都不好意思发九宫格。

@真相帝：绕了一圈，铁塔不装空调的根本原因，就是没地方挂外机。而外机这东西，还真不是设计师矫情——它是空调的“肺”，你不让它喘气，它就让你屋里的人喘不上气。

卖爆了

中国制造分体式空调“一机难求”

空调为啥必须要有外机？

欧洲40℃+ 热浪给出了最残酷的答案

欧洲即将融化之际，中国制造的移动分体式空调成了爆款。这款专为欧洲设计的空调采用窗挂设计，无需破坏建筑外墙，用户可自行安装，精准解决了欧洲市场的痛点，售价从799欧元一度炒到5000欧元，还“一机难求”。

欧洲家庭空调普及率仅约20%

2026年入夏以来，欧洲多国气温接连突破历史极值，法国局部最高冲到44.3℃，但国际能源署数据显示，欧洲家庭空调普及率仅约20%。德国固定式空调不足6%，英国不到5%，北欧国家更是普遍低于10%。

这并非欧洲人天生耐热。一方面是历史建筑保护法规严苛，外墙打孔装外机动辄面临上千欧元罚款，安装成本与审批门槛极高；另一方面环保观念深入人心，家用空调的高碳排放长期饱受争议，装空调始终不是主流选择。

于是一种号称“无外机、免安装、插电就凉”的移动空调在欧洲彻底卖断货。

它不用在墙上打洞，不用师傅上门，往窗边一放就能用，完美踩中了欧洲人装空调的全部痛点。但买回家的人很快吵成了两派：有人说它救了半条命；有人骂它是智商税——电费涨了一倍房间还不够凉。

那问题来了：空调为啥非得有个外机？把内外机合二为一的“无外机空调”，到底是黑科技还是物理骗局？

热量搬运工与无外机空调的秘密

要搞懂外机的意义，得先明白空调到底是什么。它从来不“制造”冷，而是热量的搬运工。

想象一下，你要把房间里的“热量垃圾”清出去，就得有搬运工、有货车还有室外的垃圾场。制冷剂就是那个搬运工，它有个神奇的本事：低压低温时容易蒸发吸热，高压高温时容易液化放热。一套完整的压缩制冷循环，刚好对应搬家的四个步骤：

1.装货（蒸发吸热）

低温低压的液态制冷剂进入室内的蒸发器，吸收房间里的热量，自己蒸发成气体，房间就凉了；

2.运输（压缩升压）

压缩机像货车发动机，把吸了热的制冷剂气体压缩成高温高压的“热包裹”；

3.卸货（冷凝放热）

高温的制冷剂流到室外的冷凝器，把身上的热量全部散到室外空气中，自己重新液化成液体；

4.下坡（节流降压）

节流阀像个窄窄的下坡路，高压液态制冷剂经过后压力骤降，温度也跟着降下来，重新回到室内装货。

所以外机的核心使命，其实就是给热量找一个“室外垃圾站”——大气。所有从房间里搬出来的热量，最终都必须通过外机的风扇吹到外界空气里，这一过程遵循热力学能量守恒（热力学第一定律），能量不会凭空消失；同时根据热力学第二定律，热量无法自发从低温室内转移到高温室外，必须依靠压缩机做功搬运。

而所谓的“无外机移动空调”，本质上是把蒸发器、压缩机、冷凝器全塞进了同一个机箱里，相当于把卸货区也搬进了房间。如果不做处理，冷凝器散出的热风会直接留在室内，等于一边搬热一边漏热，再加上电能转化为热能，房间只会越吹越热。所以它必须拖一根粗粗的排风管伸到窗外，把冷凝器产生的热风强行抽出去——它不是真的“没有外机”，只是把外机做成了内置，再用一根管子完成“扔热量”的动作。这种设计天生带着三个绕不开的缺陷：

效率砍半

普通分体式空调的能效比（EER）能达到3.5-5.0，而移动空调通常只有2.0-2.5，相当于搬同样多的热量，要多花近一倍电费。更麻烦的是，排风会让房间形成负压，室外的热空气会顺着门缝窗缝往里钻，进一步抵消制冷效果；

噪音贴身

压缩机是空调的噪音源头，分体机把它放在室外，关窗就几乎听不见；移动空调把压缩机放在你脚边，运行时噪音普遍在50分贝以上，像在房间里放了台持续工作的洗衣机；

并不自由

它必须贴着窗户接排风管，管子长度有限，还得给窗户留缝密封，根本没法随便挪去另一个房间用。

说白了，无外机空调是建筑限制下的妥协方案，它从来没有跳出热力学的基本规则——只要你想让房间变凉，就总得给热量找一个出口。 据科普中国

漫画/张永文