Mažiausi varikliai kelia revoliuciją ateities šilumos varikliams!

Mažiausi varikliai kelia revoliuciją ateities šilumos varikliams!

Atlikdami novatorišką atradimą Štutgarto universiteto mokslininkai rado būdų, kaip pranokti termodinaminę paradigmą. Profesorius Ericas Lutzas ir daktaras Miltonas Aguilaras savo straipsnyje Science Advances paskelbė, kad gali būti įmanoma sukurti ne didesnius už atomą mikrovariklius. Šios variklių sistemos gali pasiekti maksimalų efektyvumą, viršijantį žinomų šiluminių variklių, tokių kaip vidaus degimo varikliai ir garo turbinos, efektyvumą. uni-stuttgart.de praneša, kad tokie pokyčiai buvo įmanomi, ypač pastaraisiais metais, miniatiūrizavus šiluminius variklius mikroskalėje.

Šių naujų mikro variklių kūrimas pagrįstas kvantinės mechanikos ir termodinamikos deriniu. Remiantis kvantinių mechaninių šilumos mašinų analize, kaip ir scisimple.com Ištirta, šios mašinos sąveikauja su karšta ir šalta aplinka, kad šiluminę energiją efektyviai paverstų mechaniniu darbu.

Kolektyvinės sistemos ir jų privalumai

Pagrindinis šio tyrimo aspektas yra kolektyvinis kvantinių sistemų elgesys. Užuot žiūrėję į atskiras daleles, tyrime siekiama ištirti sistemas, sudarytas iš daugelio dalelių. Šios neatskiriamos kvantinės dalelės gali turėti įtakos viena kitai ir taip žymiai padidinti mašinų efektyvumą ir našumą. Pavyzdžiui, parodyta, kad mainų simetrija tarp bozonų ir fermionų lemia skirtingus našumo rezultatus, o tai svarbu įprastoje šiluminėje sąrankoje.

Be to, buvo nustatyta, kad temperatūrų skirtumai tarp šilumos vonių gali turėti įtakos dalelių energijos lygiui ir taip tiesiogiai padidinti šilumos variklio efektyvumą. Tyrime taip pat nagrinėjami iššūkiai, kylantys analizuojant dalelių ir išorinių laukų sąveiką. Tyrėjai tikisi, kad šios išvados gali paskatinti naujas kvantinio skaičiavimo technologijas ir patobulintas šilumines mašinas.

Kvantiniai varikliai ir jų pritaikymas

Kitas reikšmingas pasiekimas šioje srityje yra sėkmingas kvantinio variklio sukūrimas. Mokslininkų komanda manipuliavo fermionais taip, kad jie susijungdavo poromis, sudarydami bozonus. Tai leidžia naudoti kvantinę mechaniką varikliui paleisti, o tai buvo parodyta kaip „koncepcijos įrodymas“. Kvantinis variklis jau demonstruoja panašų našumą kaip standartinės mašinos, o didesnis dalelių skaičius padidina energijos išeigą. Šie pokyčiai gali būti plačiai pritaikyti kietojo kūno fizikoje, ypač superlaidininkuose. pro-physik.de

Apskritai tai rodo, kad kvantinės mechanikos ir susijusių šiluminių variklių tyrimai ne tik kelia abejonių dėl pagrindinių fizinių principų, bet ir gali skatinti technologines naujoves daugelyje sričių. Tačiau norint maksimaliai padidinti šią pažangą, vis dar reikia intensyvių mokslinių diskusijų apie šių naujų koncepcijų teorinį modeliavimą ir praktinį pritaikymą.