'Pequeña máquina de vapor "del
mundo construido en Alemania
El modelo microscópico se basó en un diseño de 195 años por el inventor Robert Stirling.
Los cambios incluyeron el reemplazo de los pistones originales con un rayo láser.
Los físicos dijeron que estaban "sorprendidos" por la eficiencia con que la máquina convierte el calor en el poder -, pero dijo que «no sin problemas" y no tenía ningún uso práctico en su forma actual.
Un convencional motor Stirling tiene un cilindro de gas conectado a una fuente de calor en un extremo y una fuente de frío en el otro.
Se adjuntan dos pistones. El primero se comprime el gas, moviéndose en la zona caliente, que provoca que se expanda, impulsando el pistón hacia atrás y alimentación de un volante.
El movimiento de la rueda y hace que un segundo pistón para desplazar el gas de la zona caliente a la fría, haciendo que se contraiga de nuevo, reiniciar el proceso.
"Queríamos entender cómo un principio básico de las obras, y si funciona en absoluto en una escala de micras de longitud", dijo el profesor Clemens Bechinger la BBC.
"Hoy en día todo el mundo está tratando de hacer las cosas más pequeñas - los circuitos electrónicos y dispositivos mecánicos se hacen más pequeños y más pequeños - así que pensamos ¿por qué no tratar de investigar este proceso básico en un micro-escala."Pinzas láser
Los físicos llevaron a cabo su investigación en el Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes de la Universidad de Stuttgart y la publicó en la última edición de la Revista Nature Physics.
Para adaptar el motor a micro-tamaño, que sustituyen el cilindro de gas con una sola micra de tamaño de partículas hechas de un plástico llamado melamina, aproximadamente 10.000 veces el tamaño de un átomo.
La partícula se sumergió en una cámara de agua de cuatro milésimas de milímetro de alto.
Los pistones se reemplazaron con un rayo láser enfocado infrarrojos que actuaban como "pinzas ópticas", la celebración de la partícula en su lugar.
La intensidad más fuerte que el láser es la más la partícula se limita a un solo punto. Cuanto más débil sea la intensidad más que la partícula era capaz de fluctuar en torno a ese lugar explora un espacio más grande.
La partícula de lo que se comportaron de forma similar a las moléculas en el calor del motor original. Cuando la partícula se ha limitado en el movimiento, se parecía a la del estado de las moléculas que han estado en cuando el gas se comprime. Cuando fue capaz de moverse con mayor libertad que actuó como las moléculas que han hecho que el gas había sido capaz de expandirse.
Puesto que no era práctico para recrear baños de calor caliente y fría en el nivel micro, un segundo láser se utilizó. Se calienta la mezcla a 90 º C (194F) en menos de 10 milisegundos. A continuación, se dejó enfriar rápidamente de nuevo a temperatura ambiente, tan pronto como el láser se apaga.
Mediante la sustitución de los pistones con láser la reclamación del equipo que ha creado un "motor de Stirling en el micromundo"Tartamudeo
Aunque esto permitió a los físicos a recrear el proceso de calor del motor, la cantidad de energía por ciclo no era estable.
"A diferencia de un motor térmico macroscópico en el que todo funciona de una manera muy suave y muy determinista, tartamudea nuestro motor", dijo el profesor Bechinger.
Dijo que esto se debía a que las moléculas de agua en la solución que rodea al micropartículas constantemente chocan en él, causando la energía para pasar de ida y vuelta.
En el motor más grande la cantidad de energía generada por el motor de enanos que de las colisiones pequeñas sucediendo dentro de la máquina, haciendo irrelevantes. Pero en el motor microscópico los niveles de energía eran mucho más parecidos e incluso podría llevar el proceso a un punto muerto en casos extremos.
Aunque esto hizo que la cantidad de energía producida por el ciclo irregular, el equipo dijo que se sorprendieron de que, en promedio, en una serie de ciclos, la máquina de micro-fue tan eficiente como su contraparte más grande.
"Eso fue algo que no esperábamos cuando empezamos el proyecto", dijo el profesor Bechinger.
Aunque los físicos reconoció que un motor de mini-vapor no sería una fuente de energía práctica, ellos dijeron que esperan que su investigación podría ahora ser usado para crear fuentes de energía más estable para las micro-máquinas.
Fuente: BBC
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