O motor térmico máis pequeno do mundo

n

n

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.

n


n

 

n

n

"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.

n

 

n

"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.

n

 

n

Como funciona

n

 

n

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.

n

 

n

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.

n

 

n

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).

n

 

n

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.

n

 

n

(Fonte: El País)

n

n

n

 

n