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:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Робот LG CLOiD 06.01.2026

LG представила своего нового работа CLOiD. Его возможности выходят за рамки простого выполнения команд - он способен адаптироваться к образу жизни владельца и управлять подключенными бытовыми приборами. LG CLOiD объединяет два ключевых направления корейской компании: платформу роботизированной помощи LG Q9 и экосистему умного дома LG ThinQ. На демонстрации робот показал, что умеет готовить завтрак: доставать молоко из холодильника, помещать круассан в духовку и выполнять другие кулинарные задачи. Кроме того, CLOiD может самостоятельно запускать стирку, после сушки складывать одежду и раскладывать ее по шкафу. Таким образом, робот подстраивается под повседневные привычки хозяев и может управлять всеми совместимыми устройствами, подключенными к сети. Конструкция LG CLOiD специально адаптирована для работы в жилых помещениях. Основной блок робота соединен с телом, оснащенным двумя шарнирными руками-манипуляторами, а базируется он на колесной платформе с функцией автономной навигации ...>>

Твердотельные батареи без потерь от замерзания ионов 05.01.2026

Энергетика и электроника сегодня все больше зависят от надежных и безопасных источников энергии. Твердотельные батареи рассматриваются как ключ к следующему этапу развития портативных и стационарных устройств, однако традиционные подходы сталкиваются с фундаментальной проблемой: при затвердевании электролита движение ионов замедляется или полностью останавливается. Новое исследование ученых из Оксфордского университета и их партнеров может изменить это представление и открыть путь к созданию безопасных и эффективных твердых аккумуляторов. В своей работе исследователи разработали новый класс органических электролитов, которые сохраняют высокую ионную проводимость независимо от состояния - жидкого, жидкокристаллического или твердого. Такие материалы получили название "электролиты, независимые от состояния" (state-independent electrolytes, SIE). Аспирантка Джульетт Барклай, первый автор исследования, отмечает, что это доказывает возможность проектировать органические молекулы так, чтоб ...>>

Случайная новость из Архива Робот обманывает робота 18.12.2012 Ученые из Технологического института Джорджии разработали роботов, которые способны обманывать друг друга. Идею разработки они почерпнули в модели поведения обычных белок и птиц. Практическое приложение исследование найдет в будущих военных разработках. Работа публикуется в IEEE Intelligent Systems. Команда ученых под руководством профессора Рональда Аркина начали с биологического исследования - они изучили, как ведут себя белки, собирающие желуди и прячущие их в своих тайниках. Когда другая белка может подсмотреть тайник, животное меняет свое поведение. Вместо того, чтобы обращаться к местам, где действительно могут храниться ее запасы, она посещает ложные тайники, мешая тем самым найти настоящие. Именно эту модель ученые перенесли на роботов. Если враг присутствует где-то рядом, робот может изменить свою стратегию патрулирования, чтобы обмануть другого робота или даже людей. Таким образом, можно выиграть время до прихода подкрепления. Помимо этого, Аркин исследовали поведение птиц, которые "блефуют" перед лицом опасности - притворяются сильнее, чем они есть и даже нападают на противника. Не только эмпирические данные, но и математическая модель доказывает: такой обман является эффективной стратегией, польза от него перевешивает риск быть пойманным. И в военной операции, робот, который сам находится под угрозой, может не менее эффективно симулировать способность бороться с противником. Даже если он не в состоянии фактически защитить себя, его действия могут повлиять на интеллектуальную технику врага - заставить ее решить, что риск неоправданно высок. "Обман, если он используется в нужный момент, может минимизировать угрозу",- говорит Аркин. Профессор Аркин также отмечает, что расширение технологии за пределы военной области, где порой "все средства хороши", может повлечь за собой много этических вопросов. Он настоятельно рекомендует тщательно взвесить то, насколько морально приемлемы результаты исследований, которые научили роботов обманывать.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026