16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/196/13959.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 08 (196) апрель 2012 года

Самый маленький двигатель Стирлинга

Физики из университета Штутгарта и института интеллектуальных систем Макса Планка (Германия) решили выяснить, что произойдет, если основные детали тепловой машины сократить до микрометровых размеров.

Ведь тогда они начнут принимать участие в хаотичном броуновском движении.

«Мы разработали самый маленький паровой двигатель в мире, а если быть более точным – наименьший двигатель Стирлинга, и обнаружили, что он действительно выполняет работу, – говорит один из авторов эксперимента Клеменс Бехингер. – Этого не обязательно следовало ожидать. Ведь машина настолько мала, что ее движение затруднено из‑за микроскопических процессов, которые не имеют значения в макромире».

Рабочий газ в необычном аппарате немцы заменили на единичную коллоидную частицу. Сделана она была из пластика, а диаметр ее составил всего три микрометра. Шарик этот плавал в воде.

В роли поршня выступал регулируемый лазерный луч оптической ловушки. Его поле ограничивало перемещение шарика в большей или меньшей степени, так же как поршень определяет сжатие и расширение газа в обычном стирлинге.

Роль внешнего нагревателя сыграл второй лазерный луч, который мог быстро включаться и выключаться. В силу очень малого объема порция воды и плавающий в ней шарик также быстро нагревались и охлаждались.

Из-за крошечного размера и легкости частицы молекулы воды хаотично подталкивали ее в разных направлениях. При этом обмен энергией пластикового шарика с внешней средой, как посчитали экспериментаторы, оказывался одного порядка с энергией, получаемой от луча.

По всему выходило, что шарик впитывал от цикла к циклу существенно разное количество энергии. А это могло не только сделать ход машины неравномерным, но и застопорить ее. Тем не менее построенная система сумела нормально заработать и даже показала эффективность, сопоставимую с эффективностью макроскопического стирлинга.

Физики поясняют, что таким способом они исследуют ограничения, которые накладывает на классическую термодинамику малый масштаб элементов системы. Полученные сведения помогут в проектировании практически пригодных микромашин.

Кроме того, по значению такой эксперимент сравним с опытами над микро- и наноразмерными объектами, при помощи которых ученые пробуют нащупать границу между классической и квантовой физикой.

Любопытно также, что броуновское движение, рассматриваемое Клеменсом с коллегами как помеха, в реализованном демоне Максвелла выступало как источник полезной работы. При этом на функционирование устройства огромное влияние тоже оказывал именно крохотный масштаб его частей.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 08 (196) апрель 2012 года:

  • Пилотный проект для Урала
    Пилотный проект для Урала

    ЧТО: Международная специализированная выставка «Энергетика и электротехника. Урал». ГДЕ: Екатеринбург, Центр международной торговли. СОСТОЯЛОСЬ: 27–29 марта 2012 года. ...

  • Оппозиция недовольна «атомным» тендером
    Оппозиция недовольна «атомным» тендером

    Председатель центрального антикоррупционного комитета иорданской партии Фронт исламского действия (IAF) Аззам Хнейди заявил, что на конкурсе по выбору генподрядчика по строительству АЭС в стране наблюдается явный недостаток прозрачности. Он не исключает коррупционных интересов в тендере. – Имеется явный фаворитизм в пользу французской компании AREVA, которой предоставили очевидные привилегии для победы на конкурсе, в котором учас...

  • Ветроэнергетика: новые рекорды
    Ветроэнергетика: новые рекорды

    Один из ведущих производителей ветроустановок (ВЭУ) – немецкая компания Enercon – поставил ряд технических рекордов. ...

  • Заместителя мэра Улан-Удэ приняли на работу в ТГК-14
    Заместителя мэра Улан-Удэ приняли на работу в ТГК-14

    ОАО «ТГК-14» сообщило о новом назначении, возможность которого обсуждалась с середины марта. ...

  • Основные типы современных трансформаторов
    Основные типы современных трансформаторов

    Силовой трансформатор – трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках для приема и использования электрической энергии. Автотрансформатор – вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, за счет чего между ними возникает не только электромагнитная, но и электрическая связь. Обмотка автотрансформатора имеет как минимум три вывода, подклю...