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:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Цифровая рация Xiaomi Digital Walkie Talkie 05.10.2025

Компания Xiaomi представила современное устройство, объединившее классические принципы радиосвязи с возможностями цифровых технологий. Новинка под названием Xiaomi Digital Walkie Talkie демонстрирует, как привычные рации могут быть переосмыслены в духе времени. Устройство оснащено цветным дисплеем диагональю 1,57 дюйма, который отображает список контактов, параметры соединения и даже примерное местоположение собеседника. Такой подход превращает стандартную рацию в компактное средство связи, сочетающее функциональность смартфона и устойчивость профессиональной техники. Одним из ключевых преимуществ стала высокая автономность. Встроенный аккумулятор емкостью 2500 мА·ч обеспечивает до 100 часов работы в режиме ожидания и около 14 часов непрерывных разговоров, что особенно важно в экспедициях, на дальних маршрутах или в зонах, где подзарядка невозможна. Согласно данным портала unionrayo.com, такое время работы выгодно отличает устройство от большинства аналогов. По дальности дейст ...>>

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Случайная новость из Архива Магнит превращает материал из мягкого в твердый 07.12.2018 Разработан метаматериал, ведущий себя совершенно не так, как природные материалы, из которого могут быть созданы роботы или спортивные шлемы нового поколения. Метаматериал представляет собой сеть пластиковых трубок, заполненных жидкостью, которая становится более вязкой в магнитном поле, в результате чего трубки уплотняются. Кристофер Спадаччини, инженер по материалам в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в Калифорнии, и его коллеги напечатали на 3-D принтере решетки, состоящие из пластиковых стоек длиной 5 миллиметров, и ввели в них смесь мелких частиц железа и масла. В отсутствие магнитного поля железные микрочастицы оставались беспорядочно разбросанными по всему маслу. Но под воздействием магнита эти железные микрочастицы выстраивались в цепочки вдоль силовых линий магнитного поля, делая жидкость более вязкой, а решетки более жесткими. Твердый кусок материала, наполненного железными микрочастицами, был бы тяжелым и дорогим в изготовлении. По словам соавтора Джулии Джексон, инженера из Ливеморской лаборатории, создание трубчатых конструкций делает этот изменяемый материал более легким. Исследователи проверили отдельные "элементарные ячейки" нового материала - полые структуры, которые в совокупности могут образовывать крупные решетки. Если ячейка находилась на расстоянии 8 см от магнита, а затем ее перемещали на расстояние 1 см от магнита, то жесткость структуры увеличивалась примерно на 62 процента. В будущих технологиях этот материал может быть соединен с устройствами, которые используют электричество для генерации магнитных полей, называемыми электромагнитами. По словам Джексона, материал, который способен становиться при необходимости мягче или жестче, может быть использован для изготовления спортивных накладок или шлемов следующего поколения с настраиваемым поглощением ударов. Роботы с изменяемой жесткостью могут втискиваться в небольшие пространства, но при этом быть достаточно крепкими, чтобы перемещать другие объекты.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025