Предложена модель нанохолодильника на броуновском движении

Среда, 31 мая 2006 г.

Следите за нами в ВКонтакте, Facebook'e и Twitter'e

Физики-теоретики предложили наноустройство, которое позволит охлаждать микроскопические объекты – к примеру, молекулы. Правда, сами изобретатели признают, что для того чтобы построить спроектированное ими устройство, потребуется впечатляющее мастерство в молекулярной инженерии. Доктор Крис Ван ден Брок (Chris Van den Broeck) из университета Хассельта (Бельгия) и доктор Риоичи Каваи (Ryoichi Kawai) из университета Алабамы уверены, что их идея заставит задуматься специалистов по термодинамике.


Принцип работы предлагаемого наноустройства основан на броуновском движении. Миниатюрный холодильник использует крошечное колесо с лопастями, чтобы ускорить молекулы в одном резервуаре, одновременно забирая энергию из другого. Идея очень близка к известному мысленному эксперименту физика Джеймса Клерка Максвелла: он предложил проект вечного двигателя, который состоял бы из двух сосудов, в одном из которых быстрые молекулы, а в другом медленные. Поддерживать такое разделение молекул должен специальный "демон Максвелла", который бы пропускал в сосуд с быстрыми молекулами только быстрые молекулы и выпускал бы медленные.


Идея д-ров Ван ден Брока и Каваи существенно отличается от всех предлагавшихся ранее способов построения двигателей из двух сосудов с газами разной температуры. В основе конструкции таких устройств - вертикальная ось, соединяющая два колеса с лопастями. Нижнее – с прямыми, верхнее – с лопастями клиновидной формы, колеса расположены в разных резервуарах, разделенных изолирующим барьером. Если нижний сосуд очень горячий, а верхний – холодный, то лопасти колеса в нижнем сосуде будут подвергаться большому количеству ударов быстродвижущихся молекул. Когда колесо будет вращаться против часовой стрелки, верхнее колесо будет "врезаться" в молекулы своим тупым концом, что должно затормозить вращение. Но при вращении по часовой стрелке, верхнее колесо будет "разрезать" вещество в сосуде своим острым концом, встречая меньшее сопротивление. В итоге, "чистым" направлением вращения колес станет направление по часовой стрелке.


Ученые предложили "перевернуть" эту логичную модель – в этом случае все начинается с равной температуры в обоих сосудах. Затем колеса начинают вращаться против часовой стрелки. Первый принцип термодинамики утверждает, что система будет противиться этому движению, что приведет к нагреванию нижнего сосуда и остыванию верхнего.


Хотя математически все выглядит верным, на самом деле непонятно, как себя должны вести молекулы, чтобы вещество в верхнем сосуде охладилось. "Если бы это было так легко понять, это давно бы придумали", - считает д-р Ван ден Брок. - Вы не можете это объяснить на пальцах – тут требуется статистический подход".

Следите за нами в ВКонтакте, Facebook'e и Twitter'e


Просмотров: 1360
Рубрика: Hi-Tech
(CY)

Архив новостей / Экспорт новостей

Ещё новости по теме:

RosInvest.Com не несет ответственности за опубликованные материалы и комментарии пользователей. Возрастной цензор 16+.

Ответственность за высказанные, размещённую информацию и оценки, в рамках проекта RosInvest.Com, лежит полностью на лицах опубликовавших эти материалы. Использование материалов, допускается со ссылкой на сайт RosInvest.Com.

Архивы новостей за: 2018, 2017, 2016, 2015, 2014, 2013, 2012, 2011, 2010, 2009, 2008, 2007, 2006, 2005, 2004, 2003