АРМАДА
Чем квантовая механика способна помочь холодильнику Эйнштейн
Новая тема Написать ответ

Sender
V.I.P.
Зарегистрирован: 19.05.2006
Сообщений: 3806
Обратиться по нику
# Добавлено:Чт Фев 06, 2014 6:44 pmДобавить в избранноеОтветить с цитатой
Чем квантовая механика способна помочь холодильнику Эйнштейна?

Холодильник — хоть квантовый, хоть классический — в общем и целом отводит тепло от охлаждаемого объекта сначала в какую-то рабочую ёмкость, а затем в окружающую среду. Казалось бы, что тут можно поправить квантовой механикой?


Стандартный холодильник использует внешний источник энергии, а в случае абсорбционного холодильника по типу эйнштейновского — дополнительный внешний источник тепла. В отличие от обычных, последнему почти не нужна электроэнергия (нет компрессора), и, так как он не имеет движущихся частей, «эйнштейновец» почти не шумит.

Всё три предложенные модели квантового абсорбционного холодильника состоят из трёх объемов — горячего, холодного и рабочего. (Здесь и ниже иллюстрации Correa, et al.)

Увы, холодильник, созданный физиками Эйнштейном и Силардом, до конвейера не добрался. Можно долго разливаться соловьём о причинах, но не мы не будет, просто констатируем: без инженерной доводки вообще мало что «идёт в серию», а тратить на это деньги было некому, да и основные интересы изобретателей лежали несколько в иной стороне. А кроме них эти холодильники никого особенно не интересовали — даже «Электролюкс» купил патент на них в 1930-х скорее на всякий случай. В итоге, без доводки они не слишком хорошо охлаждали, если вес и размеры установки были небольшими, а при равных охладительных возможностях были в 2–3 крупнее современных устройств.

Учёные во главе с Луисом Корреа (Luis A. Correa) из Университета Ла Лагуна (Испания) взялись исследовать такие вопросы: а) каковы лимиты эффективности подобной схемы, б) нельзя ли поднять её практическую производительность? Чтобы не возиться со слишком простой задачей, заодно они попробовали узнать, можно ли использовать квантовомеханические принципы для повышения эффективности таких устройств.

В частности, им удалось выяснить, что если рабочий резервуар находится в сжатом состоянии — одном из чистых (когерентных) состояний квантовых систем, — в системе возникают неклассические флуктуации, и тогда такой квантовый вариант холодильника Эйнштейна по эффективности может превосходить классический термодинамический лимит для такого рода устройств. Учёные называют такой тип его работы «сверхэффективным» и утверждают, что для его достижения достаточно привести в сжатое состояние только источник тепла.

По их словам, применение сжатого состояния к рабочему объёму холодильника ведёт к существенному росту охлаждающих возможностей такой установки, и в принципе ценой умеренного увеличения потребления энергии можно добиться ситуации, когда температура внешнего источника тепла в среднем не увеличивается, но в термодинамическом описании работы холодильника (за счёт флуктуаций) она будет казаться растущей.

Оригинальный холодильник Эйнштейна — Силарда.

На первый взгляд, исследование не может иметь быстрых практических применений: те «квантовые холодильники», которые учёные собираются испытать экспериментально, поначалу будут делаться из алмазов, что выглядит не слишком практичным. Тем не менее сам вывод о том, что эффективность квантовых устройств на деле может превышать показатели классических приборов, довольно интересен, и в ряде опытных установок квантовые холодильники вполне могут представлять практический интерес уже сегодня. В перспективе же испанцы предполагают производить эти не требующие сетевого энергопитания аппараты как минимум для использования в районах, лишённых стабильного доступа к электричеству.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Scientific Reports, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Phys.Org.

http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/fizika/10011340/
HD Video - верный партнер! Защита от ЭМИ - энергия жизни
Новая тема Написать ответ    ГЛАВНАЯ ~ НОВОСТИ ИНТЕРНЕТА

Перейти:  





Генеральный спонсор



Партнеры