Физики из Штутгартского университета (University of Stuttgart) и института Макса Планка (Max Planck Institute for Intelligent Systems) создали самую маленькую в мире тепловую машину. Устройство микронного размера, по уверениям исследователей, представляет собой двигатель Стирлинга и демонстрирует все процессы его работы. В классическом варианте двигатель Стирлинга использует внешнее сгорание топлива для нагрева газонаполненного цилиндра с поршнем. Газ в цилиндре расширяется при нагреве и сжимается при охлаждении, двигая поршень.
Между тем, в условиях микромира процессы, незаметные в макромире, начинают играть большую роль. Поэтому простое уменьшение конструкции двигателя не позволит работать механизму.
Исследователи использовали в микродвигателе вместо поршня и цилиндра пластиковый шарик диаметром 3 микрона, помещенный в емкость с водой. Рабочим телом выступал сам шарик, а поршнем служил луч лазера переменной интенсивности. Нагревая другим лазером воду и давая ей остыть, ученые добились имитации процесса, происходящего в тепловом двигателе.
Исследователи отмечают, что стабильному процессу сильно мешает Броуновское движение молекул воды, из-за которого количество преобразуемой энергии колеблется от цикла к циклу. Тем не менее, в среднем происходит вполне различимое преобразование тепловой энергии в механическую. Существующий вариант микродвигателя пока никак не демонстрирует производство какой-либо полезной работы. Но исследователи говорят, что никаких ограничений в термодинамическом смысле для этого нет.
Источник: 3dnews.ru
|
