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Este es el motor más pequeño del mundo y funciona con un átomo como combustible

Sí, probablemente sea mucho más pequeño poder generar algo de energía para ti. Este motor más pequeño que se haya basado en el ciclo de Carnot finalmente se convirtió en realidad dos años después de que se conceptualizara por primera vez en Physical Review Letters en 2014. En el documento, los autores discutieron que un nuevo nano motor capaz de operar en el El ciclo de Carnot a nivel molecular podría estar en las tarjetas. También se promocionó que su eficiencia era significativamente más alta que el ciclo convencional de Carnot que nos enseñan en Termodinámica 101. En un mundo donde los motores siguen siendo tan pésimos y enormes como son esenciales, este motor nano despertó un gran interés de los círculos de pares que condujo a esta eventual construcción.

Primero necesitamos volver a visitar el ciclo de Carnot y entender sus principios como un recordatorio ligero. El ciclo de Carnot es un motor termodinámico ideal en el que la eficiencia se calcula mediante la producción de trabajo dividida por el número total de entrada de calor en el sistema. Una máquina de calor utiliza el concepto del ciclo de Carnot para generar energía mecánica cíclica para nosotros. Aquí el calor se agrega por la combustión de combustibles fósiles, incluidas grandes cantidades de moléculas que se queman y producen energía.

motor más pequeño

Ahora este nano motor no se parece en nada a ningún motor que hayas visto. Utiliza una trampa de Paul lineal como se muestra en el siguiente diagrama para trabajar con un solo átomo de calcio cargado negativamente. El átomo de calcio normalmente produce un catión (Ca + 2) pero para este nano motor, lo invertimos y lo usamos como un anión. Cuando el átomo se coloca dentro de la trampa como se muestra a continuación, se introduce una gran fuerza electrostática desde el lado negativo. Un láser actúa como un depósito caliente y acelera el átomo hacia el campo negativo. Los dos negativos se repelen entre sí y, por lo tanto, la energía térmica se induce en el átomo y la impulsa hacia el lado más grande del motor. Posteriormente, el átomo se enfría a través del enfriamiento Doppler con la ayuda de otro láser que, de hecho, es el depósito frío del sistema y lo devuelve a la posición original. En este motor, el átomo es esencialmente el motor y el combustible mismo. El ciclo resultante también lo hace vibrar increíblemente fuerte como lo haría cualquier motor.

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Aunque todo el motor parece inútil, a los ojos de los investigadores no lo es, ya que ya han pensado qué hacer a continuación. Roßnagel lo dice así “si imagina que coloca un segundo ion en el lado más frío, podría absorber la energía mecánica de nuestro motor, como un volante de inercia [in a car engine], “Aprovechando así la energía del motor. También carece de la limitación de Carnot que limita la eficiencia de las aplicaciones convencionales de Carnot. Aquí supera en más de un factor de dos, por lo que podría significar un futuro brillante para los motores. El aumento en la eficiencia es causado por el tamaño variable del átomo durante las diferentes etapas del ciclo termodinámico. Esta variación de tamaño le permite comportarse como un tipo de sobrealimentador en el que la eficiencia aumenta al permitir que entre más combustible a presión en el motor.

Como resultado de este notable desarrollo, el nano motor fue capaz de generar una potencia de 3.4 × 10 ^ -22 julios por segundo, lo cual es bastante considerando que la masa de un átomo de calcio es 6.3 x 10 ^ -23 gramos. Increíble, ¿eh?

Pero solo para estar seguro, el motor nunca infringe ninguna ley termodinámica ni lo hará nunca. Muchos estudiantes se confunden con las leyes y creen que pueden ser ignorados o engañados para hacer motores de mejor eficiencia, pero ese no es el caso aquí. Es solo un motor que cambia de forma durante la operación y le da una ventaja que significa más potencia de acuerdo con los propios ciclos termodinámicos en los que se basa. Las leyes de la termodinámica son como la gravedad y las fuerzas nucleares. Son tan reales como pueden ser y solo podemos buscar lagunas para facilitar nuestro requisito final, pero están aquí para quedarse. ¡No podemos hacer nada al respecto!

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