De minste motorene revolusjonerer fremtidens varmemotorer!

De minste motorene revolusjonerer fremtidens varmemotorer!

I en banebrytende oppdagelse har forskere ved Universitetet i Stuttgart funnet måter å overgå det termodynamiske paradigmet. Professor Eric Lutz og Dr. Milton Aguilar publiserte i sin artikkel i Science Advances at det kan være mulig å utvikle mikromotorer som ikke er større enn et atom. Disse motorsystemene har potensial til å oppnå maksimal effektivitet som overgår de til kjente varmemotorer som forbrenningsmotorer og dampturbiner. uni-stuttgart.de rapporterer at slik utvikling har blitt muliggjort, spesielt de siste årene, ved miniatyrisering av varmemotorer på mikroskala.

Opprettelsen av disse nye mikromotorene er basert på kombinasjonen av kvantemekanikk og termodynamikk. I følge analysen av kvantemekaniske varmemaskiner, som i scisimple.com studert, samhandler disse maskinene med varme og kalde miljøer for å effektivt konvertere termisk energi til mekanisk arbeid.

Kollektive systemer og deres fordeler

Et sentralt aspekt ved denne forskningen er den kollektive oppførselen til kvantesystemer. I stedet for å se på individuelle partikler, tar forskningen sikte på å studere systemer som består av mange partikler. Disse utskillelige kvantepartiklene kan påvirke hverandre og dermed øke effektiviteten og ytelsen til maskinene betydelig. For eksempel er det vist at utvekslingssymmetrien mellom bosoner og fermioner fører til ulike ytelsesresultater, noe som er viktig i et typisk termisk oppsett.

Videre ble det funnet at temperaturforskjeller mellom varmebadene kan påvirke energinivået til partiklene og dermed direkte øke effektiviteten til varmemotoren. Forskningen tar også for seg utfordringene som oppstår når man analyserer samspillet mellom partikler og ytre felt. Forskere forventer at disse funnene kan føre til nye teknologier innen kvantedatabehandling samt forbedrede termiske maskiner.

Kvantemotorer og deres anvendelse

Et annet betydelig fremskritt på dette området er den vellykkede utviklingen av en kvantemotor. Et team av forskere manipulerte fermioner slik at de slo seg sammen i par for å danne bosoner. Dette gjør det mulig å bruke kvantemekanikk for å kjøre en motor, som ble vist som et "proof of concept". Kvantemotoren viser allerede sammenlignbar ytelse med standardmaskiner, med et høyere antall partikler som øker energiutbyttet. Denne utviklingen kan ha omfattende anvendelser innen faststoff-fysikk, spesielt superledere. pro-physik.de

Samlet sett viser det at forskning på kvantemekanikk og tilhørende varmemotorer ikke bare stiller spørsmål ved grunnleggende fysiske prinsipper, men også har potensial til å fremme teknologiske innovasjoner på en rekke områder. Men for å maksimere disse fremskrittene, er det fortsatt nødvendig med intensive vitenskapelige diskusjoner om teoretisk modellering og praktiske anvendelser av disse nye konseptene.