Двигатель на сухом льде

16.03.2015

Исследователи придумали, как снабдить энергией первых колонизаторов Марса: на планете много сухого льда, который можно использовать для получения доступной энергии.

Вы наверняка замечали, как капля воды, попав на горячую сковородку, начинает кататься по поверхности. Казалось бы, температура сковородки намного выше температуры кипения воды, и капля должна бы сразу испариться, но она еще какое-то время "живет". Этот эффект впервые описал Иоганн Лейденфрост в 1756 году. Почему капля не испаряется моментально? Все дело в прослойке пара, которая образуется в месте контакта капли и раскаленной поверхности. Часть капли превращается в пар, который приподнимает каплю над поверхностью, не давая оставшейся жидкости моментально испариться. В результате капля бегает по сковородке довольно продолжительное время.

Эффект Лейденфроста проявляется не только на сковородках. Например, если очень быстро погрузить палец в стакан с жидким азотом и быстро вытащить его обратно, то, как ни странно, палец не замерзнет и не отвалится, хотя температура жидкого азота -196°С. Происходит так из-за того, что жидкий азот начинает кипеть при контакте с теплой кожей, на которой образуется защитный слой из уже газообразного азота. А газы остывают и нагреваются намного медленнее жидкостей, поэтому палец безрассудного экспериментатора не успевает замерзнуть. Правда все равно есть риск получить ожог, так что ни в коем случае не проверяйте эффект Лейденфроста на себе. Еще более экстремальный и намного более опасный трюк заключается в опускании мокрой руки в емкость с жидким металлом - вода на поверхности руки мгновенно вскипает и на доли секунды образует защитную прослойку, между кожей и расплавленным металлом.

Фокусы фокусами, но как получить из этого феномена реальную пользу? Исследователи из Нортумбрийского университета Великобритании сделали прототип двигателя, который может работать куске сухого льда. В основе конструкции лежит тот самый эффект Лейденфроста. Мы помним, что капля жидкости бегает по раскаленной поверхности. Точно также ведет себя кусок сухого льда, если его бросить в воду. Сухой лед уникален тем, что он при нагревании из твердой фазы превращается сразу в газ, минуя жидкую фазу. Вопрос весь в том, как направить его энергию в полезное русло. Инженеры уже давно разработали технологию, позволяющую превратить энергию пара в механическую энергию: в газотурбинном двигателе струя пара или газа ударяет в поверхность лопаток турбины, которая начинает вращаться. Но в нашем случае исследователи пошли другим путем.

Они сделали нагреваемую поверхность в форме диска, с профилем, похожим на лопасти турбины. Теперь, если на такую разогретую поверхность поместить каплю воды, то образующийся в месте контакта пар будет не только поддерживать каплю на весу, но и будет толкать ее в определенном направлении. Капля будет бегать по кругу, пока не испарится. А что произойдет, если на такую нагретую поверхность положить диск из сухого льда? Испаряющаяся двуокись углерода начнет раскручивать диск, притом геометрия поверхности не даст ему сойти с оси, потоки газа будут возвращать диск к центру. Теперь если на диске из сухого льда закрепить магниты, и поместить всю конструкцию внутрь проводящего контура, то получится самый настоящий электрогенератор, в котором нет никаких трущихся частей, а значит и потерь на трение. Авторы изобретения разместили на сайте видео того, как все это работает.

Хорошо, прототип двигателя работает, но где брать для него топливо? Сухой лед в природе не встречается. Вот тут исследователи замахнулись, ни много ни мало, на генераторы для будущих колонизаторов Марса или других планет. Многие футурологи уверены, что рано или поздно у человечества не останется выбора кроме как заселять ближайшие к нам планеты.

Сейчас всерьез обсуждаются и разрабатываются программы по отправке экспедиции на красную планету. Членам экспедиции придется обустраивать там свою жизнь, и одной из главных проблем будет поиск источников энергии. Дело в том, что на Марсе углекислый газ часто встречается в твердой форме, то есть в виде сухого льда. И его можно использовать как энергетический ресурс. Уникальность изобретенного двигателя в простоте конструкции - в нем практически нет никаких заменяемых частей. А когда ближайший магазин находится за 50 с лишним миллионов километров, вопрос надежности оборудования встает на одно из первых мест.

<< Назад: Однокристальная система Mobileye EyeQ4 для полуавтономных автомобилей 16.03.2015

>> Вперед: WQHD-экраны с технологией In-cell Touch 15.03.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Смартфон OnePlus Ace 5 с функцией обходной зарядки 06.12.2024

OnePlus Ace 5, новейший смартфон от OnePlus, выходит на рынок с функцией, которая может стать революцией для мобильных геймеров и активных пользователей - поддержкой обходной зарядки. Эта технология позволяет смартфону получать питание непосредственно от зарядного устройства, минуя аккумулятор. Такой подход помогает уменьшить нагрев устройства, особенно во время длительных игровых сессий, и продлить срок службы аккумулятора. Обходная зарядка - это технология, при которой энергия от зарядного устройства напрямую питает смартфон, обходя аккумулятор. Это особенно актуально для устройств, которые работают под высокой нагрузкой, так как снижает риск перегрева и замедления работы процессора. В отличие от стандартной зарядки, аккумулятор в этот момент не участвует в питании устройства, что также предотвращает его износ при интенсивной эксплуатации. Игровые смартфоны часто сталкиваются с перегревом из-за высокой производительности и длительных сессий. OnePlus Ace 5, ориентированный на ге ...>>

Двигатель на квантовой запутанности 06.12.2024

Квантовая запутанность - одно из самых удивительных явлений в физике, при котором две частицы остаются взаимосвязанными независимо от расстояния между ними. Еще в свое время Альберт Эйнштейн называл это явление "жутким действием на расстоянии". Сегодня же ученые находят способы применения запутанности для создания новых технологий, таких как квантовые двигатели. Физики из Китайской академии наук разработали уникальный квантовый двигатель, работающий на основе запутанности атомов кальция. Этот двигатель действует по четырехтактному циклу, схожему с работой обычного теплового двигателя. На первом этапе атомы поглощают фотоны лазера, затем расширяются и соединяются с квантовой нагрузкой. После этого следует сжатие и завершение цикла. Однако вместо тепла, используемого в классических двигателях, китайские ученые применили разницу в уровнях запутанности для создания движения. Исследования показали, что чем выше степень квантовой запутанности, тем больше энергии можно преобразовать в п ...>>

Два типа смеха: от эволюции к современности 05.12.2024

Смех - это универсальный феномен, который играет ключевую роль в человеческой коммуникации. Но каковы его истоки и разновидности? Исследование под руководством Розы Камилоглу из Свободного университета Амстердама выявило, что существует два основных типа смеха: вызванный юмором и спровоцированный физическим воздействием, таким как щекотка. Эти открытия проливают свет на эволюционные корни смеха и его значение в человеческой жизни. Для анализа смеха исследователи собрали 887 видеороликов с YouTube, фиксирующих спонтанные проявления этого явления. Каждый видеоролик был классифицирован в зависимости от причины смеха: от щекотки и словесных шуток до неожиданных ситуаций, таких как использование соли вместо сахара. Ученые использовали 70% этих данных для обучения алгоритма машинного обучения, чтобы научить его классифицировать разные типы смеха, а оставшиеся 30% - для проверки работы алгоритма. Алгоритм анализировал акустические характеристики смеха, включая громкость, ритм и частоту, ...>>

Расчитана стоимость астероидов 05.12.2024

Идея добычи полезных ископаемых на астероидах долгое время казалась фантастической и исключительно прибыльной. Однако новое исследование, проведенное при поддержке американского стартапа AstroForge, предлагает более взвешенный взгляд на экономический потенциал космического горнодобывающего сектора. Ученые развенчивают мифы о фантастических богатствах и подчеркивают перспективы и вызовы этой индустрии. Одним из ярких примеров завышенных ожиданий стал астероид Психея, которому приписывают стоимость в десять квинтиллионов долларов. Однако новое исследование утверждает, что такие оценки далеки от реальности. Эксперты предлагают более детализированный подход к анализу астероидных ресурсов, деля их на две основные категории в зависимости от экономической целесообразности добычи. Первая категория включает редкие и дорогие платиновые металлы, такие как родий, платина и палладий. Эти элементы имеют высокую рыночную стоимость и активно используются в производстве электроники, медицинского ...>>

Облепиха помогает быть стройным и здоровым 04.12.2024

Облепиха, признанная новым "суперфудом", активно привлекает внимание диетологов и ученых. Эти ярко-оранжевые ягоды, растущие на неприхотливых кустарниках, сочетают в себе богатство питательных веществ и широкий спектр полезных свойств. Новейшие исследования подтверждают, что облепиха помогает в борьбе с ожирением и диабетом, а также оказывает мощное антиоксидантное действие. Несмотря на кислый и слегка горьковатый вкус, облепиха - настоящий кладезь витаминов и микроэлементов. Ягоды содержат высокую концентрацию витамина C, который укрепляет иммунитет, а также редкие жирные кислоты омега-7, полезные для обмена веществ и здоровья кожи. Эти свойства делают облепиху не только вкусным дополнением к рациону, но и эффективным природным средством для поддержания стройной фигуры. Ученые из Мемориального университета Ньюфаундленда Ферейдун Шахиди и Ренан Даниэльские провели исследование, показавшее, что облепиха содержит уникальные биологически активные соединения: фенольные кислоты, флаво ...>>

Случайная новость из Архива Красное вино, белое вино, железо 19.03.2010 Всем известно правило: к мясным блюдам полагается красное вино, а к рыбным - только белое. Японцы, в больших количествах потребляющие кроме рыбы и другие морепродукты, знают, что и они с красным вином дают неприятное послевкусие. Японские химики под руководством Такаюки Тамуры решили выяснить, в чем тут причина. Опытным дегустаторам предлагали пробовать красные и белые вина, закусывая их морским гребешком (это такой моллюск), и просили отметить наличие неприятного привкуса по шкале от 0 (его нет) до 4 (сильный). Оказалось, что вина, дающие с морепродуктом наиболее сильный привкус, содержат много железа. Для проверки химики удалили железо из содержавших его вин и добавили соли железа в лишенные его сорта. Действительно, и они стали давать с гребешком неприятный привкус. Попробовали добавлять или удалять другие металлы - цинк, марганец и медь, но они не влияли никак. Экспериментаторы пришли к выводу, что железо реагирует с ненасыщенными жирными кислотами, которых много в рыбе и морепродуктах, а при этом возникают летучие соединения с неприятным вкусом и запахом.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2024