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:

  • Кто контролирует детский курорт?
    Кто контролирует детский курорт?

    Проблемы энергоснабжения города Анапа ОАО «Кубаньэнерго» решает в тесном взаимодействии с органами власти. ...

  • Самый маленький двигатель Стирлинга
    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. ...

  • Глубинки под высоким напряжением
    Глубинки под высоким напряжением

    Подстанция ОАО «МРСК Юга» «Пимено-Черни» надежно запитает Волгоградскую область. ...

  • Блиц

    Президент Дмитрий Медведев вмешался в вопрос о подъеме уровня Чебоксарского водохранилища. 15 марта в ходе заседания Совета при президенте по развитию гражданского общества и правам человека главе государства было передано обращение о недопустимости этой меры. По мнению экологов, подъем уровня водохранилища до 68 метров повлечет негативные социально-экологические последствия и при этом не будет экономически эффективным. Предлагается у...

  • МРСК Северного Кавказа интересуется «Кубаньэнерго»
    МРСК Северного Кавказа интересуется «Кубаньэнерго»

    ОАО «МРСК Северного Кавказа» планирует выкупить у «Роснефти» 28 процентов акций ОАО «Кубаньэнерго», сообщил глава этой МРСК Алексей Демидов (на фото). ...