Kwantyzacja energii poprawia wydajność jednoatomowych urządzeń

Fot. Pixabay, CC0

Fizycy wykazali, że kwantyzacja energii może poprawić wydajność silnika cieplnego z pojedynczym atomem, przekraczając wydajność klasycznego odpowiednika. Proces ten, w którym poziomy energii w systemie występują tylko w dyskretnych wartościach, jest kwintesencją systemu kwantowego i różni się od poziomów energii ciągłej, które występują w systemach klasycznych.

Fizycy z Harvard University porównali wydajność klasycznych i kwantowych maszyn grzewczych, których zadaniem jest zamiana ciepła w pracę. Klasyczne maszyny do działania wymagają ściśliwej, zwykle gazu, która rozszerza się w miarę ogrzewania i napędza mechaniczny ruch silnika. W praktyce osiągnięcie wysokich współczynników kompresji wymaganych dla wysokiej wydajności może być trudne. W wersji kwantowej, silnik cieplny nie wymaga ściśliwej substancji roboczej, gdyż może działać z substancjami nieściśliwymi.Wynika stąd, że duże współczynniki kompresji nie są już potrzebne. Wystarczy odpowiednie manipulowanie poziomami energii,

Nic jednak nie jest doskonałe. Tak też jest i w przypadku kwantyzacji, która podlega prawu Camota, stanowiącemu podstawowe ograniczenie wydajności dowolnego silnika cieplnego. Ponadto, poziomy energii muszą być odpowiednio skwantyzowane, bo tylko wtedy nastąpi wzrost wydajności. Naukowcy planują dalsze zbadanie tego procesy, a także różnych rodzajów substancji roboczych.

(KB)