Най-малките двигатели революционизират топлинните двигатели на бъдещето!

Най-малките двигатели революционизират топлинните двигатели на бъдещето!

В новаторско откритие изследователи от университета в Щутгарт са намерили начини да надминат термодинамичната парадигма. Професор Ерик Лутц и д-р Милтън Агилар публикуваха в статията си в Science Advances, че може да е възможно да се разработят микромотори, които не са по-големи от атом. Тези двигателни системи имат потенциала да постигнат максимална ефективност, която надвишава тази на известните топлинни двигатели като двигатели с вътрешно горене и парни турбини. uni-stuttgart.de съобщава, че подобно развитие е станало възможно, особено през последните години, чрез миниатюризацията на топлинните двигатели в микромащаб.

Създаването на тези нови микромотори се основава на комбинацията от квантова механика и термодинамика. Според анализа на квантово-механичните топлинни машини, както в scisimple.com изследвани, тези машини взаимодействат с гореща и студена среда, за да преобразуват ефективно топлинната енергия в механична работа.

Колективни системи и техните предимства

Централен аспект на това изследване е колективното поведение на квантовите системи. Вместо да разглежда отделни частици, изследването има за цел да изучава системи, съставени от много частици. Тези неразличими квантови частици могат да си влияят една на друга и по този начин значително да увеличат ефективността и производителността на машините. Например, показано е, че обменната симетрия между бозони и фермиони води до различни резултати от производителността, което е важно в типична термична настройка.

Освен това беше установено, че температурните разлики между топлинните бани могат да повлияят на енергийните нива на частиците и по този начин директно да увеличат ефективността на топлинния двигател. Изследването също така се занимава с предизвикателствата, които възникват при анализирането на взаимодействията между частиците и външните полета. Изследователите очакват, че тези открития могат да доведат до нови технологии в квантовите изчисления, както и до подобрени топлинни машини.

Квантовите двигатели и тяхното приложение

Друг значителен напредък в тази област е успешното разработване на квантов двигател. Екип от учени манипулира фермиони, така че те да се слеят по двойки, за да образуват бозони. Това позволява използването на квантовата механика за задвижване на двигател, което беше показано като „доказателство за концепцията“. Квантовият двигател вече демонстрира сравнима производителност със стандартните машини, с по-голям брой частици, увеличаващи добива на енергия. Тези разработки биха могли да имат широкообхватни приложения във физиката на твърдото тяло, особено свръхпроводниците. pro-physik.de

Като цяло, това показва, че изследванията в областта на квантовата механика и свързаните с нея топлинни двигатели не само поставят под въпрос фундаменталните физически принципи, но също така имат потенциала да ускорят технологичните иновации в много области. Въпреки това, за да се увеличи максимално този напредък, все още са необходими интензивни научни дискусии относно теоретичното моделиране и практическите приложения на тези нови концепции.