O motor térmico máis pequeno do mundo

Buscar

Susbcrición Newsletter

Introducir e-mail

Arquivo mensual

Vindeiros eventos

Non hai eventos polo momento
Un micrómetro é unha milésima de milímetro, e esa escala ten un minúsculo motor de vapor, de tipo Stirling, que construíron uns investigadores alemáns. E funciona, malia que non as tiñan todas consigo, porque sabían que unha tecnoloxía que funciona a grande escala pode provocar problemas cando se reproduce a pequena escala.
 
"Diminuímos con éxito o tamaño das partes esenciais dun motor térmico, como o gas e o pistón, a só uns poucos microns, e ensamblámolo nunha máquina", explica Valentin Blickle, investigador da Universidade de Stuttgart e do Instituto Max Planck (Alemaña) que fixo o micromotor xunto co seu colega Clemens Bechinger. O artefacto non é que teña, de momento, unha aplicación práctica, pero é un experimento interesante porque demostra que nada impide, en principio, a construción de pequenos motores deste tipo e eficaces. Blickle e Bechinger explican como o fixeron na revista Nature Physics.
 
"Desenvolvemos o motor térmico máis pequeno do mundo, ou máis precisamente, o motor Stirling máis pequeno, e descubrimos que a máquina realmente desenvolve traballo", di Bechinger. "Isto non tiña obrigatoriamente que ser así, porque a máquina é tan minúscula que o seu movemento resulta entorpecido por procesos microscópicos que non ten importancia no macromundo". Eses procesos entorpecidos fan que a máquina non funcione suavemente, que petardee, como pode pasar, por outro lado, nun motor de tamaño normal, engade.
 
Como funciona
 
No motor inventado hai case 200 anos polo británico Robert Stirling, un cilindro cheo de gas arrefríase e quenta sucesivamente de maneira que o gas se contrae e se expande, desprazando un pistón capaz de mover un mecanismo, por exemplo, unha roda, explican os expertos do Instituto Max Planck. Para reducir esta máquina a escala de microns, os investigadores adaptan as súas compoñentes de maneira que en lugar de gas, se utiliza unha única boliña de plástico que mide tres microns e que flota en auga. É minúscula (unhas 10.000 veces maior que un átomo), pero suficiente para poder ser observada en movemento directamente cun microscopio.
 
O pistón, que nun motor Stirling convencional se despraza arriba e abaixo constantemente dentro do cilindro, é substituído na súa versión reducida por un feixe de laser cuxa intensidade varía periodicamente. O láser, explican os investigadores, limitan o movemento da boliña de plástico nun grao maior ou menor, como a comprensión e a expansión do gas no cilindro do motor de escala normal. O proceso ten lugar a diferentes temperaturas, e isto lógrase quentando o sistema dende o exterior tamén con láser, durante a fase de expansión, coma se fose a caldeira dun motor de vapor. Este feixe de laser tamén permite arrefriar a auga inmediatamente, en canto se apaga.
 
En canto ao petardeo do minúsculo motor, os investigadores explican que se debe ás moléculas de auga que rodean a boliña de plástico. Esas moléculas están en constante movemento debido á súa temperatura e chocan constantemente coa boliña. Nesas colisións intercámbiase enerxía nunha magnitude similar á de conversión de enerxía en traballo que realiza o motor. "Isto significa que a cantidade de enerxía gañada varía moito entre ciclo e ciclo e mesmo detén a máquina no caso extremo", explica Blickle. Nos motores convencionais o efecto minúsculo destas colisións do gas carecen de importancia dado que converte moita máis enerxía (unhas 20 ordes de magnitude).
 
Pero con todo, a pequena máquina funciona. "O Noso experimento proporciónanos un enfoque iniciar sobre o equilibrio enerxético dun motor térmico operando con dimensións microscópicas", conclúe Bechinger.
 
(Fonte: El País)