Німецькі науковці зробили відкриття, яке може змінити один з основних законів фізики. Вони показали, що принцип Карно — ключовий закон термодинаміки, сформульований ще 200 років тому, — не працює для об'єктів на атомному рівні.
Це відкриття зробили професор фізики Ерік Лутц та дослідник Мілтон Агіллар з Університету Штутгарта. Їхня робота показує, що квантові системи можуть бути ефективнішими, ніж це передбачає принцип Карно.
Французький фізик Нікола Леонар Саді Карно сформулював цей закон у 1824 році. Він описує, якою може бути максимальна ефективність теплових двигунів — машин, які перетворюють тепло на роботу. За цим принципом, жоден двигун не може бути ефективнішим за ідеальний, якщо він працює між двома джерелами тепла з однаковою різницею температур.
Цей закон був справедливим для великих об'єктів — наприклад, парових турбін. Але він не враховував явища, які з’являються на квантовому рівні — тобто коли йдеться про атоми чи молекули.
Дослідники з’ясували, що на надзвичайно малих масштабах з’являються так звані квантові кореляції — особливі взаємозв'язки між частинками. Вони змінюють поведінку системи і дають змогу отримувати більше енергії, ніж допускав Карно. Вчені вивели узагальнені закони термодинаміки, які повністю враховують ці зв’язки.
Отже, квантові двигуни можуть не лише використовувати тепло, але і перетворювати ці зв’язки на додаткову енергію. Це дає змогу перевищувати обмеження ефективності, встановлені ще в XIX столітті.
У майбутньому «двигуни розміром з один атом можуть стати реальністю». Вони зможуть працювати ефективніше, ніж великі теплові двигуни.
Такі відкриття можуть відкрити шлях до нових нанотехнологій — наприклад, ультраефективних квантових моторів. У перспективі вони можуть рухати медичних нанороботів або точно керувати процесами на рівні окремих атомів.
Нове відкриття може привести до появи атомних двигунів для нанороботів
https://techno.nv.ua/ukr/innovations/kvantovi-dviguni-yak-podolano-obmezhennya-karno-zavdyaki-novomu-vidkrittyu-vchenih-50553304
Немає коментарів:
Дописати коментар