热声效应是什么原理

声波是压力波并且声音传播是一个绝热过程， 这意味着压力在空间中的周期性振荡总是伴随着温度在空间中的周期性振荡。

“热声效应”是指 声音在空气中传播时，会使空气产生振动，振动时会挤压相邻的空气从而产生声压，也就是空气被局部压缩了，而且还能把这个压力传递到远处去，声音碰到障碍物还能产生回音，也就是这个压力可以被回弹。另外热胀冷缩，而空气受热会膨胀，也会对邻近空气产生压力，这样的过程，也就产生热声效应。

通俗点讲， 气体被压缩， 温度就要变化。 稍微严格一点， 考虑声音在一管气体中的传播。 我们可以人为地把一管气体分成若干等体积的小份。 声波的产生意味着管中空气压强绝热地从均匀变成不均匀。 所谓绝热， 是指在声音传播时每一小份气体都没有能量流入流出。 这是显然的， 声音的传播是不需要热量的。 

当每一份划分得足够小时， 可以近似认为每一小份气体的压强是均匀的， 但不同小份的气体压强都不一样。 这样便可以对每一小份气体应用理想气体的绝热方程。 因此压强的变化带动了温度的变化。每一小份的气体温度也都不一样。

在相对密封的管道中，隔离出几个体积不同的腔室，然后用声波扰动空气，声压的作用和腔室体积的限制，使空气在各腔室间流动起来，并利用谐振室形成声音的回音，使这种流动往复循环。同时加装有散热和加热的机构，也就是有热量交换机构，在热能作用下使空气膨胀和收缩，增强在管道里头由声音引起的空气往复流动的强度。

在上述结构上增加一些装置和部件，可以使空气的往复流动转换成可以输出的机械能。

简单地说，热声效应是由热在弹性介质（常为高压惰性气体）中引起声学自激振荡的物理现象。如下图所示的简单装置，当热量施加到热端换热器上，热端换热器所包围的气体被加热。气体膨胀并产生首个压力扰动波前，向两端以声速传播。同时由于膨胀后的气体被推入回热器板叠的空隙中，回热器的温度低于热端换热器，气体换热后体积收缩，收缩的气体有向回运动的倾向。同时，第一个压力波前传播到谐振腔的端部而反射回来，反射波与气体收缩运动相叠加。在某一频率（由谐振管长度与声速度决定）上产生正反馈加强，经若干个周期的重复加强后，达到饱和而形成持续的谐振波动。这个过程完成了热到声波形式的机械能的转换，这一过程就是“热声正效应”。这个热声装置就是最简单的“热声发动机”。如果在谐振管中利用电声振荡装置产生声压力波，“热声逆效应”的结果就会使得两个换热器间产生温差，即泵热过程。利用这个泵热过程，就可以制作由声波进行制冷的“热声制冷机”。目前的热声制冷机已可轻易地实现摄氏零下200度以下的低温。
此外，将上述两套系统连接在一起。一个系统加热，产生声振荡，另一个系统吸收声振荡进行制冷。这样的系统可以实现完全无机械运动部件，由热直接驱动的制冷机。