ابتكار علمي جديد: محرك ‘كارنو المقامر’ يتحدى الديناميكا الحرارية
أعلن فريق من الباحثين عن تصميم محرك حراري ميكروسكوبي مبتكر يتحدى المعايير التقليدية، هذا المحرك الجديد يهدف إلى تحقيق كفاءة تصل إلى 100%، وهو ما يمثل خطوة تاريخية في عالم الديناميكا الحرارية حيث تعتبر كفاءة كارنو هي الحد الأقصى الذي لا يمكن تجاوزه، لهذه الغرض تم تسليط الضوء على هذا الإنجاز العلمي.
المحرك الذي تم تسميته “كارنو المقامر” يعتمد على استغلال الحركة العشوائية للجسيمات الحرارية، من خلال تدخل لحظي يشبه مفهوم “شيطان ماكسويل” المعروف في مجال الفيزياء، ويتم ذلك من خلال فرز الجسيمات بدقة مما يؤدي إلى زيادة الكفاءة وتحقيق النتائج المرجوة، هذه الآلية تمثل تحولاً نوعياً في فهم الديناميكا الحرارية.
يعمل المحرك على مراقبة جسيم صغير محتجز بواسطة أشعة الليزر، وهنا يتدخل في لحظة مثالية عندما يعود الجسيم إلى مركز المصيدة، وهذا يسمح بإكمال دورة الضغط بطاقة شبه معدومة، مما يعني تحويل الحرارة الممتصة بالكامل إلى شغل دون أي هدر، وهذا يُعطي المحرك كفاءة نظرية تصل إلى 100%.
تظهر القوانين التقليدية للديناميكا الحرارية أن الكفاءة لأي محرك لا يمكن أن تتجاوز معادلة كارنو، ومع ذلك، في العالم الميكروسكوبي، حيث تكون الطاقة مجزأة، تمكن الباحثون من اكتشاف ثغرة باستخدام التغذية الراجعة الذكية، لكن العلماء يحذرون من أن تكلفة المعالجة للمعلومات قد تعيد الكفاءة النهائية لتتوافق مع قانون كارنو الأصلي.
بشكل مبسط، القاعدة التقليدية تقول إن أي آلة تحول الحرارة إلى طاقة تحتاج إلى وجود هدر، ومع ذلك، نجد أن العلماء قد استغفلوا هذه القاعدة باستخدام تكنولوجيا متقدمة في المراقبة، حيث تم استخراج العمل من جسيم صغير دون هدر تقريبًا، ومع ذلك تظل القوانين الأساسية سارية عند احتساب تكلفة المراقبة.
الباحثون يرون أن هذه التقنية تفتح آفاقاً جديدة لاستغلال الحرارة المهدرة على مستوى النانو، مما يمكن أن يؤدي إلى تطبيقات في الإلكترونيات الدقيقة، والأجهزة الكمية، وحتى المستشعرات الفضائية الصغيرة، ومع استخدام تقنيات حالية في أبحاث الملاقط البصرية، قد تكون تطبيقات هذا المحرك قريبة المنال.
تابعنا
أحدث الأخبار
أخبار ذات صلة
الذكاء الاصطناعي: زميل دراسة أم تهديد للتفكير المستقل؟
تحذيرات جوجل: خطوات التأكد من أمان حساباتك ضد الاختراق
مركبة ستارشيب تحقق نجاحاً في رحلتها التجريبية العاشرة تفاصيل جديدة
تحذير رئيس FTC لجوجل بشأن انحياز فلاتر البريد في Gmail
مقتل مسنّة بعمر 83 عاماً على يد ابنها بسبب شات جي بي تي
