最小的热力发动机是原子尺寸的

热力发动机,无论是五层建筑还是小型原子,都采用相同的热力学过程。德国美因茨大学的约翰内斯·罗斯纳格尔(JohannesRoßnagel)证实了这一点,他制造了一个单一的钙质40原子就像一个斯特林发动机。没有什么不可思议的!

可能的原子!

研究人员设法让一个原子表现得像一个热机,但它需要一个房间大小的机器到达那里。标题是含有原子的真空室。图片来源:AGQuantum

此前,来自德国斯图加特大学的另一支队伍展示了斯特林发动机,该发动机仅有3微米宽。Roßnagel通过将钙原子捕获在一个电磁能量锥中,真正把它带到了一个全新的水平,你可以把它想象成发动机的外壳。然后,他在锥体的两端发射了两个激光器。在锥形端,激光加热原子,而另一个冷却基座。

加热或冷却电磁场扩大或收缩原子的大小-更好地说,它的概率分布区域原子可以存在。热和冷的振荡产生能量,其可以,如果你把另一种离子由冷却器侧,作用像一个飞轮加以利用。

这几乎当今每部车辆采用了四冲程内燃发动机依赖于四个不同的活塞冲程:进气,压缩,动力和排气。Roßnagel的发动机压缩然后加热,膨胀然后冷却。它表现得更像斯特林发动机,原则上通过加热和冷却单个气缸起作用。据科学报道,当他测量原子电机的能量输出时,他测量的每公斤1.5千瓦或大致与四冲程汽车发动机相同。

“发动机的输出功率用于驱动谐波振荡。通过直接测量离子动力学,我们能够确定储层各种温差的热力学循环。然后我们使用这些循环来评估发动机的功率P和效率η,获得高达P=3.4×10-22焦耳/秒和η=0.28%的值,与分析估计一致。我们的研究结果表明,热机可以降低到单个原子的极限,“研究人员写道。”理论上,你可以通过使用电子而不是原子来进一步缩小它,但是没有太大的意义。它。

“我没有看到这个引擎的直接应用程序。我们做了基础研究,试图更好地理解单个粒子的热力学,“他说。Roßnagel表示,“这种改进的理解能够(而且,我会相信)能够导致下一代实验和将来对各种应用感兴趣的设备。”也许未来的机器人零件或单原子冰箱?

“[现在我们知道]这是能够实现单个原子的一热引擎,”他说,“同时保持相同的工作原理为宏观引擎“。

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