Kõige väiksemad mootorid muudavad tuleviku soojusmootorites pöörde!

Kõige väiksemad mootorid muudavad tuleviku soojusmootorites pöörde!

Stuttgarti ülikooli teadlased on murrangulise avastuse käigus leidnud viise termodünaamilise paradigma ületamiseks. Professor Eric Lutz ja dr Milton Aguilar avaldasid oma artiklis Science Advances, et võib olla võimalik välja töötada mikromootoreid, mis ei ole suuremad kui aatom. Nendel mootorisüsteemidel on potentsiaal saavutada maksimaalne efektiivsus, mis ületab tuntud soojusmootorite, nagu sisepõlemismootorid ja auruturbiinid, oma. uni-stuttgart.de teatab, et sellised arengud on saanud võimalikuks, eriti viimastel aastatel, soojusmasinate miniaturiseerimise tõttu mikroskaalal.

Nende uute mikromootorite loomine põhineb kvantmehaanika ja termodünaamika kombinatsioonil. Kvantmehaaniliste soojusmasinate analüüsi kohaselt, nagu in scisimple.com uuritud, need masinad suhtlevad kuuma ja külma keskkonnaga, et muuta soojusenergia tõhusalt mehaaniliseks tööks.

Kollektiivsed süsteemid ja nende eelised

Selle uurimistöö keskne aspekt on kvantsüsteemide kollektiivne käitumine. Selle asemel, et vaadelda üksikuid osakesi, on uuringu eesmärk uurida süsteeme, mis koosnevad paljudest osakestest. Need eristamatud kvantosakesed võivad üksteist mõjutada ja seeläbi oluliselt suurendada masinate tõhusust ja jõudlust. Näiteks on näidatud, et bosonite ja fermioonide vaheline vahetussümmeetria toob kaasa erinevad jõudlustulemused, mis on tüüpilises termilises seadistuses oluline.

Lisaks leiti, et temperatuuride erinevused soojusvannide vahel võivad mõjutada osakeste energiataset ja seeläbi otseselt tõsta soojusmasina efektiivsust. Uurimistöö käsitleb ka väljakutseid, mis tekivad osakeste ja välisväljade vastastikmõjude analüüsimisel. Teadlased eeldavad, et need leiud võivad viia uute tehnoloogiateni kvantarvutustes ja täiustada soojusmasinaid.

Kvantmootorid ja nende rakendamine

Teine oluline edusamm selles valdkonnas on kvantmootori edukas arendamine. Teadlaste meeskond manipuleeris fermionidega nii, et need ühinesid paarikaupa ja moodustasid bosonid. See võimaldab mootori käitamiseks kasutada kvantmehaanikat, mida näidati kui "kontseptsiooni tõestust". Kvantmootor näitab juba tavaliste masinatega võrreldavat jõudlust, kuna suurem arv osakesi suurendab energiasaagist. Nendel arengutel võib olla tahkisfüüsikas, eriti ülijuhtides, laialdased rakendused. pro-physik.de

Üldiselt näitab see, et kvantmehaanika ja sellega seotud soojusmootorite uurimine mitte ainult ei sea kahtluse alla füüsikalisi põhiprintsiipe, vaid neil on ka potentsiaal edendada tehnoloogilisi uuendusi paljudes valdkondades. Nende edusammude maksimeerimiseks on siiski vaja intensiivseid teaduslikke arutelusid nende uudsete kontseptsioonide teoreetilise modelleerimise ja praktiliste rakenduste üle.