16:47
Comentarii Adauga Comentariu

_ Cum funcționează supraconductorii? Un fizician explică ce înseamnă să ai electricitate fără rezistență

_ Cum funcționează supraconductorii? Un fizician explică ce înseamnă să ai electricitate fără rezistență

Lumea modernă funcționează cu electricitate, iar firele sunt cele care transportă acea electricitate către fiecare lumină, televizor, sistem de încălzire, telefon mobil și computer de pe planetă. Din păcate, în medie, aproximativ 5% din energia generată la o centrală pe cărbune sau la o centrală solară se pierde pe măsură ce electricitatea este transmisă de la centrală la destinația sa finală. Aceasta înseamnă o pierdere anuală de 6 miliarde USD numai în SUA.

De decenii, oamenii de știință au dezvoltat materiale numite supraconductori care transmit energie electrică cu o eficiență de aproape 100%. Sunt un fizician care investighează modul în care funcționează supraconductorii la nivel atomic, cum curge curentul la temperaturi foarte scăzute și cum pot fi realizate aplicații precum levitația. Recent, cercetătorii au făcut progrese semnificative în dezvoltarea supraconductoarelor care pot funcționa la temperaturi și presiuni relativ normale.

Pentru a vedea de ce aceste progrese recente sunt atât de interesante și ce impact pot avea asupra lumii, este important să înțelegem cum funcționează materialele supraconductoare.

Un supraconductor este orice material care conduce electricitatea fără a oferi nicio rezistență la fluxul de curent electric.

Acest atribut fără rezistență al supraconductorilor contrastează dramatic cu standardul conductoare de electricitate – cum ar fi cuprul sau aluminiul – care se încălzesc atunci când curentul trece prin ei. Acest lucru este similar cu alunecarea rapidă a mâinii pe o suprafață netedă și alunecoasă, în comparație cu alunecarea mâinii peste un covor dur. Covorul generează mai multă frecare și, prin urmare, mai multă căldură. Pâinele de pâine electrice și becurile cu incandescență de stil mai vechi folosesc rezistența pentru a produce căldură și lumină, dar rezistența poate pune probleme electronice. Semiconductorii au rezistență sub cea a conductorilor, dar totuși mai mare decât cea a supraconductorilor.

O altă caracteristică a supraconductorilor este că resping câmpurile magnetice. Este posibil să fi văzut videoclipuri cu rezultatul fascinant al acestui efect: este posibil să levitați magneți deasupra unui supraconductor.

Toți supraconductorii sunt fabricați din materiale neutre din punct de vedere electric, adică atomii lor conțin electroni încărcați negativ. care înconjoară un nucleu cu un număr egal de protoni încărcați pozitiv.

Dacă atașați un capăt al unui fir la ceva care este încărcat pozitiv, iar celălalt capăt la ceva care este încărcat negativ, sistemul va dori pentru a ajunge la echilibru prin deplasarea electronilor. Acest lucru face ca electronii din fir să încerce să se miște prin material.

La temperaturi normale, electronii se mișcă pe căi oarecum neregulate. În general, pot reuși să se miște liber printr-un fir, dar din când în când se ciocnesc cu nucleele materialului. Aceste ciocniri sunt cele care obstrucționează fluxul de electroni, provoacă rezistență și încălzesc materialul.

Nucleele tuturor atomilor vibrează în mod constant. Într-un material supraconductor, în loc să se învârtească aleatoriu, electronii în mișcare trec de la un atom la altul în așa fel încât să rămână sincronizați cu nucleele care vibrează. Această mișcare coordonată nu produce ciocniri și, prin urmare, nici rezistență și nici căldură.

Cu cât un material devine mai rece, cu atât mișcarea electronilor și a nucleelor ​​devine mai organizată. Acesta este motivul pentru care supraconductorii existenți funcționează doar la temperaturi extrem de scăzute.

Dacă oamenii de știință pot dezvolta un material supraconductor la temperatura camerei, firele și circuitele electronice ar fi mult mai eficiente și ar produce mult mai puțină căldură. Beneficiile acestui lucru ar fi larg răspândite.

Dacă firele folosite pentru transmiterea energiei electrice ar fi înlocuite cu materiale supraconductoare, aceste linii noi ar putea transporta de până la cinci ori mai multă energie electrică mai eficient decât cablurile actuale.

Viteza computerelor este limitată în mare parte de câte fire pot fi împachetate într-un singur circuit electric pe un cip. Densitatea firelor este adesea limitată de căldura reziduală. Dacă inginerii ar putea folosi fire supraconductoare, ar putea încadra mult mai multe fire într-un circuit, ceea ce duce la o electronică mai rapidă și mai ieftină.

În sfârșit, cu supraconductori la temperatura camerei, levitația magnetică ar putea fi folosită pentru tot felul de aplicații, de la trenuri la dispozitive de stocare a energiei.

Cu progresele recente care oferă știri interesante, atât cercetătorii care se uită la fizica fundamentală a supraconductivității la temperaturi înalte, cât și tehnologii care așteaptă noi aplicații sunt atenți.

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

_ Însărcinată, Jessie J rămâne șocată, fiind surprinsă de prieteni după ce a plecat înapoi în Marea Britanie

_ Heidi Klum primește o palmă obraznică pe fund de la soțul cochet Tom Kaulitz

_ La mulți ani Prințesa Lilibet! Cum vor sărbători familia Sussex Lili împlinește 2 ani


Pag.1
Nr. de articole la aceasta sectiune: 3, afisate in 1 pagina.