Οι μικρότεροι κινητήρες φέρνουν επανάσταση στις θερμικές μηχανές του μέλλοντος!

Οι μικρότεροι κινητήρες φέρνουν επανάσταση στις θερμικές μηχανές του μέλλοντος!

Σε μια πρωτοποριακή ανακάλυψη, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Στουτγάρδης βρήκαν τρόπους να ξεπεράσουν το θερμοδυναμικό παράδειγμα. Ο καθηγητής Eric Lutz και ο Dr. Milton Aguilar δημοσίευσαν στην εργασία τους στο Science Advances ότι μπορεί να είναι δυνατό να αναπτυχθούν μικροκινητήρες που δεν είναι μεγαλύτεροι από ένα άτομο. Αυτά τα συστήματα κινητήρα έχουν τη δυνατότητα να επιτύχουν μέγιστες αποδόσεις που υπερβαίνουν αυτές των γνωστών θερμικών μηχανών, όπως οι κινητήρες εσωτερικής καύσης και οι ατμοστρόβιλοι. uni-stuttgart.de αναφέρει ότι τέτοιες εξελίξεις κατέστησαν δυνατές, ιδιαίτερα τα τελευταία χρόνια, με τη σμίκρυνση των θερμικών μηχανών σε μικροκλίμακα.

Η δημιουργία αυτών των νέων μικροκινητήρων βασίζεται στον συνδυασμό κβαντικής μηχανικής και θερμοδυναμικής. Σύμφωνα με την ανάλυση των μηχανών κβαντομηχανικής θερμότητας, όπως στο scisimple.com Μελετήθηκαν, αυτά τα μηχανήματα αλληλεπιδρούν με ζεστά και κρύα περιβάλλοντα για να μετατρέψουν αποτελεσματικά τη θερμική ενέργεια σε μηχανικό έργο.

Τα συλλογικά συστήματα και τα πλεονεκτήματά τους

Κεντρική πτυχή αυτής της έρευνας είναι η συλλογική συμπεριφορά των κβαντικών συστημάτων. Αντί να εξετάζει μεμονωμένα σωματίδια, η έρευνα στοχεύει στη μελέτη συστημάτων που αποτελούνται από πολλά σωματίδια. Αυτά τα δυσδιάκριτα κβαντικά σωματίδια μπορούν να επηρεάσουν το ένα το άλλο και έτσι να αυξήσουν σημαντικά την απόδοση και την απόδοση των μηχανών. Για παράδειγμα, αποδεικνύεται ότι η συμμετρία ανταλλαγής μεταξύ μποζονίων και φερμιονίων οδηγεί σε διαφορετικά αποτελέσματα απόδοσης, κάτι που είναι σημαντικό σε μια τυπική θερμική διάταξη.

Επιπλέον, βρέθηκε ότι οι διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ των θερμικών λουτρών μπορούν να επηρεάσουν τα ενεργειακά επίπεδα των σωματιδίων και έτσι να αυξήσουν άμεσα την απόδοση της θερμικής μηχανής. Η έρευνα εξετάζει επίσης τις προκλήσεις που προκύπτουν κατά την ανάλυση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ σωματιδίων και εξωτερικών πεδίων. Οι ερευνητές αναμένουν ότι αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες τεχνολογίες στον κβαντικό υπολογισμό καθώς και σε βελτιωμένες θερμικές μηχανές.

Οι κβαντικοί κινητήρες και η εφαρμογή τους

Μια άλλη σημαντική πρόοδος σε αυτόν τον τομέα είναι η επιτυχημένη ανάπτυξη μιας κβαντικής μηχανής. Μια ομάδα επιστημόνων χειρίστηκε φερμιόνια έτσι ώστε να συγχωνεύονται σε ζεύγη για να σχηματίσουν μποζόνια. Αυτό επιτρέπει τη χρήση της κβαντικής μηχανικής για τη λειτουργία ενός κινητήρα, ο οποίος φάνηκε ως «απόδειξη της ιδέας». Ο κβαντικός κινητήρας επιδεικνύει ήδη συγκρίσιμες επιδόσεις με τυπικές μηχανές, με μεγαλύτερο αριθμό σωματιδίων που αυξάνουν την απόδοση ενέργειας. Αυτές οι εξελίξεις θα μπορούσαν να έχουν ευρείες εφαρμογές στη φυσική στερεάς κατάστασης, ιδιαίτερα στους υπεραγωγούς. προ-φυσικ.de

Συνολικά, δείχνει ότι η έρευνα στην κβαντική μηχανική και τις σχετικές μηχανές θερμότητας όχι μόνο αμφισβητεί θεμελιώδεις φυσικές αρχές, αλλά έχει επίσης τη δυνατότητα να προωθήσει τις τεχνολογικές καινοτομίες σε πολλούς τομείς. Ωστόσο, για να μεγιστοποιηθούν αυτές οι προόδους, απαιτούνται ακόμη εντατικές επιστημονικές συζητήσεις σχετικά με τη θεωρητική μοντελοποίηση και τις πρακτικές εφαρμογές αυτών των νέων εννοιών.