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:

  • Весенний слет: ИЦ «Бреслер» собрал все флаги

    Молодые специалисты электроэнергетики собрались обсудить будущее релейной защиты. ...

  • В ногу со временем
    В ногу со временем

    ООО УК «Татнефть-Энергосервис» – крупнейшее предприятие по оказанию комплексного энергетического сервиса на юго-востоке Татарстана. ...

  • 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. ...

  • Трансформатор на высоте
    Трансформатор на высоте

    Силовые трансформаторы все чаще становятся центром внимания не только инженеров электросетей и энергетиков крупных предприятий, но и специалистов небольших организаций, решающих задачи энергообеспечения таких объектов, как отдаленные поселения, АЗС, антенны сотовой связи, объекты нефтедобычи и др. ...

  • Российский производитель сухих силовых трансформаторов
    Российский производитель сухих силовых трансформаторов

    ООО «Электрофизика», производитель сухих силовых трансформаторов, сочетая новизну конструкции, качественные материалы и первоклассную сборку, контролируемую на всех этапах, обеспечивает заказчиков долговечными, надежными и неприхотливыми в эксплуатации изделиями. ...