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Motor de gelo seco

16.03.2015

Pesquisadores descobriram como alimentar os primeiros colonizadores de Marte: o planeta tem muito gelo seco que pode ser usado para gerar energia disponível.

Você já deve ter notado como uma gota de água, batendo em uma frigideira quente, começa a rolar na superfície. Parece que a temperatura da panela é muito maior que o ponto de ebulição da água, e a gota deve evaporar imediatamente, mas ainda "vive" por algum tempo. Este efeito foi descrito pela primeira vez por Johann Leidenfrost em 1756. Por que a gota não evapora instantaneamente? Trata-se da camada de vapor, que se forma no ponto de contato entre a gota e a superfície quente. Parte da gota se transforma em vapor, que levanta a gota acima da superfície, evitando que o líquido restante evapore instantaneamente. Como resultado, a gota corre ao redor da panela por um bom tempo.

O efeito Leidenfrost não se limita às frigideiras. Por exemplo, se você mergulhar muito rapidamente o dedo em um copo de nitrogênio líquido e puxá-lo rapidamente de volta, então, curiosamente, o dedo não congelará e cairá, embora a temperatura do nitrogênio líquido seja -196 ° C. Isso se deve ao fato de que o nitrogênio líquido começa a ferver ao entrar em contato com a pele quente, na qual se forma uma camada protetora de nitrogênio já gasoso. E os gases esfriam e aquecem muito mais lentamente do que os líquidos, de modo que o dedo de um experimentador imprudente não tem tempo de congelar. É verdade que ainda existe o risco de se queimar, portanto, em nenhum caso, não teste o efeito Leidenfrost em si mesmo. Um truque ainda mais extremo e muito mais perigoso é abaixar a mão molhada em um recipiente com metal líquido - a água na superfície da mão ferve instantaneamente e por uma fração de segundo forma uma camada protetora entre a pele e o metal fundido .

Truques truques, mas como obter benefícios reais desse fenômeno? Pesquisadores da Northumbria University, no Reino Unido, fizeram um protótipo de motor que pode funcionar em um pedaço de gelo seco. O design é baseado no mesmo efeito Leidenfrost. Lembramos que uma gota de líquido escorre sobre uma superfície quente. Um pedaço de gelo seco se comporta exatamente da mesma maneira se for jogado na água. O gelo seco é único porque, quando aquecido a partir de uma fase sólida, imediatamente se transforma em gás, ignorando a fase líquida. A questão toda é como direcionar sua energia em uma direção útil. Os engenheiros há muito desenvolvem tecnologia para converter a energia do vapor em energia mecânica: em um motor de turbina a gás, um jato de vapor ou gás atinge a superfície das lâminas da turbina, que começa a girar. Mas no nosso caso, os pesquisadores fizeram o contrário.

Eles fizeram a superfície aquecida em forma de disco, com perfil semelhante às pás de uma turbina. Agora, se uma gota de água for colocada em uma superfície tão aquecida, o vapor formado no ponto de contato não apenas suportará a queda de peso, mas também a empurrará em uma determinada direção. A gota correrá em círculos até evaporar. Mas o que acontece se um disco de gelo seco for colocado em uma superfície tão aquecida? A evaporação do dióxido de carbono começará a girar o disco, além disso, a geometria da superfície não permitirá que ele se mova para fora do eixo, os fluxos de gás retornarão o disco ao centro. Agora, se você fixar ímãs em um disco de gelo seco e colocar toda a estrutura dentro de um circuito condutor, obterá um gerador elétrico real, no qual não há peças de atrito e, portanto, perdas por atrito. Os autores da invenção postaram no site um vídeo de como tudo funciona.

Ok, o motor protótipo funciona, mas onde você consegue combustível para ele? O gelo seco não ocorre naturalmente. Foi aqui que os pesquisadores se voltaram, nada menos, para geradores para futuros colonizadores de Marte ou outros planetas. Muitos futurólogos têm certeza de que mais cedo ou mais tarde a humanidade não terá escolha a não ser povoar os planetas mais próximos de nós.

Agora estão sendo seriamente discutidos e desenvolvidos programas para enviar uma expedição ao planeta vermelho. Os membros da expedição terão que equipar suas vidas lá, e um dos principais problemas será encontrar fontes de energia. O fato é que em Marte, o dióxido de carbono é frequentemente encontrado na forma sólida, ou seja, na forma de gelo seco. E pode ser usado como um recurso energético. A singularidade do motor inventado está na simplicidade do design - praticamente não há peças substituíveis nele. E quando a loja mais próxima está a mais de 50 milhões de quilômetros de distância, a questão da confiabilidade do equipamento é um dos primeiros lugares.

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