Injini inayotumia mafuta - habari. Kumwita Pepo Kutoka Miaka 150 Iliyopita
Je, habari inaweza kuwa chanzo cha nishati? Watafiti katika Chuo Kikuu cha Simon Fraser nchini Kanada wameunda injini ya kasi zaidi ambayo wanadai "hutenda habari." Kwa maoni yao, hii ni mafanikio katika utafutaji wa aina mpya za mafuta.
Matokeo ya utafiti juu ya mada hii yamechapishwa katika Kesi za Chuo cha Kitaifa cha Sayansi (PNAS). Katika makala hii, tutajifunza jinsi gani wanasayansi wamegeuza mwendo wa molekuli kuwa nishati iliyohifadhiwakisha kutumika kudhibiti kifaa.
Wazo la mfumo kama huo, ambao kwa mtazamo wa kwanza unaonekana kukiuka sheria za fizikia, ulipendekezwa kwanza na mwanasayansi wa Uskoti mnamo 1867. Majaribio ya kiakili yanayojulikana kama "pepo wa Maxwell" ni mashine ya dhahania ambayo wengine hufikiri inaweza kuwezesha kitu kama mashine ya mwendo ya kudumu, au kwa maneno mengine, kuonyesha kile kinachoweza kuvunjwa. sheria ya pili ya thermodynamics majadiliano juu ya ongezeko la entropy katika asili.
ambayo itadhibiti ufunguzi na kufungwa kwa mlango mdogo kati ya vyumba viwili vya gesi. Kusudi la pepo litakuwa kutuma molekuli za gesi zinazosonga haraka kwenye chumba kimoja na kusonga polepole hadi nyingine. Kwa hivyo, chumba kimoja kitakuwa cha joto zaidi (kilicho na chembe za kasi) na nyingine baridi. Pepo huyo ataunda mfumo wenye mpangilio zaidi na nishati iliyokusanywa kuliko ule alioanza nao bila kutumia nguvu yoyote, yaani, itahisi kupungua kwa entropy.
1. Mpango wa injini ya habari
Walakini, kazi ya mwanafizikia wa Hungary Leo Szilard kutoka 1929 hadi pepo Maxwell ilionyesha kuwa jaribio la mawazo halikukiuka sheria ya pili ya thermodynamics. Pepo, Szilard alidai, lazima aite kiasi fulani cha nishati ili kubaini ikiwa molekuli ni moto au baridi.
Sasa wanasayansi kutoka chuo kikuu cha Kanada wameunda mfumo unaofanya kazi juu ya wazo la majaribio ya mawazo ya Maxwell, kugeuza habari kuwa "kazi". Muundo wao ni pamoja na mfano wa chembe iliyozama ndani ya maji na kushikamana na chemchemi, ambayo kwa upande wake imeunganishwa kwenye hatua, ambayo inaweza kuhamishwa juu.
Wanasayansi huchukua jukumu pepo Maxwell, tazama chembe ikisogea juu au chini kwa sababu ya mwendo wa joto, na kisha usogeze eneo juu ikiwa chembe inaruka juu bila mpangilio. Ikiwa inaruka chini, wanangojea. Kama mmoja wa watafiti, Tushar Saha, anaelezea katika uchapishaji, "hii inaishia kuinua mfumo mzima (yaani, kuongezeka kwa nishati ya uvutano - ed. note) kwa kutumia habari tu kuhusu nafasi ya chembe" (1).
2. Mashine ya habari katika maabara
Ni wazi, chembe ya msingi ni ndogo sana kushikamana na majira ya kuchipua, kwa hivyo mfumo halisi (2) hutumia zana inayojulikana kama mtego wa macho - yenye leza ili kuweka nguvu kwenye chembe inayoiga nguvu inayofanya kazi kwenye chemchemi.
Kwa kurudia mchakato bila kuburuta chembe moja kwa moja, chembe hiyo ilipanda hadi "urefu mkubwa", na kukusanya kiasi kikubwa cha nishati ya mvuto. Angalau, ndivyo waandishi wa jaribio wanasema. Kiasi cha nishati inayotokana na mfumo huu "inalinganishwa na mashine ya molekuli katika chembe hai" na "inalinganishwa na bakteria zinazosonga haraka," mshiriki mwingine wa timu anaelezea. Yannick Erich.
