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:

  • Россия борется за солнечное лидерство
    Россия борется за солнечное лидерство

    В российскую солнечную энергетику вложен 21 миллиард рублей. ...

  • Крупнейший солнечный проект
    Крупнейший солнечный проект

    Японская электротехническая компания Kyocera заявила о планах строительства солнечной электростанции мощностью 70 МВт в Кагосиме на юге страны. Это будет самая мощная солнечная станция в Японии. Данный проект, в котором также будут участвовать корпорации IHI и Mizuho Corporate Bank Ltd., направлен на решение проблемы дефицита электроэнергии в Японии, вызванного катастрофой на АЭС «Фукусима». Ежегодный объем производимой электроэнергии...

  • ОАО «ТЭМЗ»: от качества продукции – к качеству жизни
    ОАО «ТЭМЗ»: от качества продукции – к качеству жизни

    Троицкий электромеханический завод был и остается одним из ведущих отечественных и мировых производителей теплообменных аппаратов. ...

  • Блиц

    Компания Sakhalin Energy, оператор проекта «Сахалин-2», готова увеличить суточную добычу нефти на четверть, с 40 тысяч до 50 тысяч баррелей в сутки. Как пояснил главный геолог компании Кенни Форэстэ, планируемый рост добычи в 2012 году будет достигнут за счет бурения новых добывающих и водонагнетательных скважин на платформе Моликпак –первой морской производственно-добывающей платформе ледового класса в России. Еще одна т...

  • Опоры стальные для уличного освещения

    Важными деталями осветительных установок являются стальные опоры освещения, которые необходимы для поддержания светильников, кронштейнов, прожекторов. Светотехнические установки устанавливаются вдоль магистралей, пешеходных зон, используются для освещения общественных пространств, торговых комплексов, для декоративной подсветки в парках и на частных приусадебных участках. Инновационные технологии допускают органично вписывать столбы в р...