סיקור מקיף

המרת אובדני חום לאנרגיה חשמלית

מה המשותף למנוע רכב, לתחנת כוח, למפעל וללוח סולארי? כולם מייצרים חום – שמרביתו הולכת לאיבוד.

יער מולקולות הטומן בחובו הבטחה להפיכת עודפי חום לחשמל
יער מולקולות הטומן בחובו הבטחה להפיכת עודפי חום לחשמל

פיסיקאים מאוניברסיטת אריזונה גילו שיטה חדשה לניצול אובדני חום והמרתם לאנרגיה חשמלית.
באמצעות שימוש במודל תיאורטי המכונה התקן תרמו-חשמלי מולקולארי פותחה טכנולוגיה זו, שבה טמונה הבטחה כבירה להפיכתם של מכוניות, תחנות כוח, מפעלים ולוחות סולאריים ליעילים יותר בפעילותם, אם נציין אחדים מהיישומים האפשריים שלה. בנוסף, חומרים תרמו-חשמליים יעילים יותר ייתרו לחלוטין את השימוש בחומרים התורמים לפגיעה באוזון. בראש קבוצת המחקר עמד Charles Stafford, פרופסור לפיסיקה, ומאמר, המתאר את הממצאים, פורסם בכתב-העת המדעי ACS Nano.

"תרמו-חשמליות (Thermoelectricity) מאפשרת לבצע המרה נקייה של חום ישירות לאנרגיה חשמלית בתוככי התקן הנעדר חלקים נעים," אמר אחד מהשותפים למחקר. "העמיתים שלנו לתחום המחקר אומרים לנו כי הם די משוכנעים שההתקנים שתכננו באופן ממוחשב ניתנים לבנייה וכן שיהיו גלומים בהם אותן התכונות שהבחנו בהן בהדמיות שלנו."

"אנו צופים כי המתח התרמו-חשמלי שנוכל להפיק באמצעות המערכת שלנו יהיה פי מאה גדול יותר מהערך שהושג בהתקנים אחרים," מציין החוקר הראשי.

לכידת הפסדי האנרגיה דרך אובדני חום הייתה אחת ממשאות נפשם של מהנדסים מזה זמן רב, אולם, עד כה, הרעיון להחליף התקנים קיימים שיהיו הן יעילים יותר והן תחרותיים יותר באופן מסחרי, לא התממש במלואו.

בניגוד להתקני המרת חום קיימים, כגון מקררים וטורבינות קיטור, ההתקן החדשני אינו מחייב קיומם של חלקים נעים או של כימיקלים הפוגעים בשכבת האוזון. במקום זאת, פולימר דמוי-גומי התחוב בין שתי מתכות המשמשות כאלקטרודות מסוגל לבצע את המשימה. ניתן יהיה לצפות את צינורות הפליטה של רכב או של מפעל בחומר זה, שעוביו כמיליונית הסנטימטר, בכדי לנצל את האנרגיה שאחרת הייתה מתבזבזת כחום לטובת הפקת חשמל.

הפיסיקאים מנצלים את החוקים של פיסיקה קוונטית, תחום שלא מגיעים אליו, בדר"כ, בפיתוח טכנולוגי-הנדסי של הפקת אנרגיה. המפתח לניצול הטכנולוגיה טמון בחוק קוונטי שהפיסיקאים מכנים "כפילות גל-חלקיק": גופים זערוריים, כגון אלקטרונים, יכולים להתנהג הן כגל והן כחלקיק. "במובן מסוים, אלקטרון הוא כעין מכונית ספורט אדומה," אומר החוקר הראשי. "מכונית הספורט היא גם מכונית והיא גם אדומה, בדיוק כפי שאלקטרון הוא גם חלקיק וגם גל. שניהם מאפיינים של אותו הדבר. פשוט, אלקטרונים פחות בולטים עבורנו מאשר מכוניות ספורט."

החוקרים גילו את היכולת להמיר חום לחשמל כאשר הם חקרו אתרים רב-פנוליים, פרודות המתגודדות יחדיו באופן עצמאי לכדי פולימרים – שרשראות ארוכות של יחידות החוזרות על עצמן. השלד של כל אחת מפרודות האתר הרב-פנולי מורכב משרשרת של טבעות בנזן. מבנה השרשרת המגשר של כל פרודה מתנהג כאילו היה "תיל מולקולארי" שדרכו מסוגלים האלקטרונים לנוע. באמצעות הדמיות מחשב, החוקרים "הצמיחו" יער של פרודות הממוקמות בין שתי אלקטרודות ואשר חושפות את המערך למקור חום מדומה. "ככל שאתה מגדיל את מספר טבעות הבנזן בכל אחת מהפרודות, כך אתה מפיק יותר אנרגיה," מציין החוקר. הסוד ליכולתה של הפרודה להמיר חום לאנרגיה טמון במבנה שלה: בדומה לזרם מים המגיע להתפצלות בנהר, זרם האלקטרונים לאורך הפרודה מתחלק לשניים ברגע שהוא מגיע לטבעת הבנזן, כאשר כל אחד מזרמי האלקטרונים משתלב בכל אחת מהזרועות של הטבעת.

החוקרים תכננו את מסלול טבעת הבנזן בצורה כזו שבאחד הנתיבים האלקטרונים מאולצים לעבור מרחק גדול יותר מסביב לטבעת מאשר בנתיב השני. עובדה זו גורמת לגלי האלקטרונים שלא להיות באותו המופע (פאזה) כאשר הם נפגשים שוב בחלקה הרחוק יותר של טבעת הבנזן. כאשר הגלים נפגשים, הם מקזזים אחד את השני בתהליך המכונה "התאבכות קוונטית" (quantum interference). כאשר מוסיפים למסלול הטבעת הבדלי טמפרטורה, התאבכות זו של זרם המטען החשמלי מובילה להצטברות של פוטנציאל חשמלי – מתח – בין שתי האלקטרודות. התאבכות גלים הינה תהליך המנוצל באוזניות המנטרלות רעשים: גלי-קול נכנסים פוגשים בגלים מנוגדים להם שנוצרו ע"י ההתקן, וכך מנטרלים את רעשי הרקע. "אנו הראשונים שמצליחים לנצל את אופיו הגלי של האלקטרון ולפתח את הרעיון של המרתו לאנרגיה שימושית," מסביר החוקר הראשי.

"אתה פשוט יכול לקחת זוג של אלקטרודות מתכת ולצפות אותן בשכבה יחידה של חומר זה," מסביר החוקר. "בכך בעצם יצרת התקן תרמו-חשמלי. אם יש בידך התקן במצב מוצק אתה לא צריך גורמי קירור, אתה לא צריך משלוחים של חנקן נוזלי ואין צורך בתחזוקה רבה. "ניתן לומר כי במקום בגז פראון, אנו משתמשים בגז אלקטרונים," מסביר החוקר. "התוצאות שקיבלנו אינן ייחודיות לפרודות המסוימות שהשתמשנו בהן בהדמיות שלנו," אמר החוקר. "כל התקן קוונטי שבו מתקיים נטרול של מטען חשמלי יעבוד כך, כל עוד קיים פער טמפרטורות. ככל שפער הטמפרטורות גדול יותר, כך ניתן להפיק יותר אנרגיה." התקנים תרמו-חשמליים מולקולאריים יוכלו לסייע בפיתרון הבעיות הקיימות היום בתאים פוטו-וולטאיים המנצלים את אנרגיית השמש. "לוחות סולאריים מתחממים מאוד והיעילות שלהם פוחתת, כתוצאה מכך," אומר החוקר. "ניתן לנצל בחזרה חלק מהחום הזה ולהשתמש בו בכדי להפיק כמות נוספת של חשמל ובה-בעת לגרום לקירור הלוח ולהגדיל את יעילות הביצועים של התהליך הפוטו-וולטאי."

"באמצעות התקן תרמו-חשמלי יעיל מאוד המבוסס על התכנון שלנו ניתן להפעיל כמאתיים נורות חשמל של מאה ואטים באמצעות אובדני החום של מכונית," אמר החוקר. "כלומר, ניתן לשפר את יעילות הרכב בכעשרים וחמישה אחוזים, ערך היכול להיות אידיאלי עבור רכבים היברידיים מאחר והם משתמשים בכל מקרה במנוע חשמלי."

הידיעה על המחקר

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

34 תגובות

  1. בס"ד
    שלום.
    זה זמן שאני מתלבט בבעיה של טעינת מצברים קטנים (בטריות) לשימוש מבוגרים , כגון הפעלת מכשירי חירום בצורת שעון. המבוגרים אינם מודעים/שוכחים לטפל בבעית ריקון הבטריה ואז המתקן שהם נושאים חסר ערך.
    האם ניתן להשתמש בחום הגוף לטעינת הבטריה ( לאחר התאמה, כמובן)
    תודה

  2. אורן, היום.. כבר מבינים שאנרגיה נמצאת בכל דבר כמעט, בכל מקום ובמגוון צורות (רוח-תנועה, שמש-חום וקרינה) עניין הבנת מושג הפוטונים או האלקטרונים במאה שנה האחרונה במקביל לתורת הקוונטים, ובהמשך להתמקדות בנושא אנרגיה ירוקה בשנים אחרונות בכל העולם הביא לחשיבה שונה. אנרגיה יש ובלי סוף, הרעיון הוא מהתחלה לדעתי לבנות מכשירים שפשוט צורכים פחות ועושים יותר. הפרשי טמפ, מנועים מגנטים, תאים סולאריים עם מיקוד קרני שמש באמצעות מראות ועדשות.. אין לזה סוף

  3. אורן, יש לך אינטואיציה טובה.
    זה ישים אבל לא יעיל מכיוון שפרמטר הבחינה למכונה כולל בתוכו התחשבות בגודל ובמחיר.
    כלומר, מה שאתה מציע הוא בעצם מנוע יותר גדול ויקר שיספק נצילות טובה יותר,
    ושיווי המשקל שמתקיים לגבי הסוגיה במנועים נכון להיום קובע כי זהאפשרי הנדסית אבל לא כלכלי.

  4. שלום. רציתי לשאול שאלה שמטרידה אותי זמן רב:
    בקשר לאובדן החום במנועים וכו", האם אפשרי לחמם נוזל שטמפרטורת ההתכה שלו היא נמוכה משל מים (כמו אלכוהול אם איני טועה, אך לא בהכרח חומר זה) ובעצם להשתמש בקיטור שנוצר ממנו להפקת אנרגיה, בדיוק באותה צורה שמתמשים בקיטור מים להפקת אנרגיה?
    הסיבה שאני שואל לגבי חומרים בעלי נקודת היתוך נמוכה ממים היא שבמצבים כמו בלוחות סולאריים לדוגמא, יש בעיה של אובדן אנרגיית החום, אך לא ניתן להשתמש באנרגיה זו לחימום מים לקיטור באופן שדיברתי עליו, מכיוון שהחום אינו גבוה מספיק(אם איני טועה…).
    לכן, אם נוכל ליצור סביב החלקים המחוממים מערכת שתחמם נוזל כלשהו, תנצל את הקיטור שלו, תעבה אותו, וחוזר חלילה, נוכל להגביר את היעילות. זאת התיאוריה חסרת הבסיס המדעי שלי. מה דעתכם?
    רציתי להוסיף שאני לא מבין ולא מתיימר להבין פיזיקה ברמה גבוהה, ושאלתי מבוססת נטו על תהיות…

  5. חברים, אין מצב. המאמר מתאר מצב בו מתקיימים הפרשי טמפרטורות משני צידי שכבת הצבע הדקה. מצב תיאורטי בלבד. בפועל, בתוך הצבע יש מפל טמפרטורות נמוך עד זניח ורוב מפל הטמפרטורה יתקיים מפני הצבע ולתוך הזורם. ומכאן שאין אנרגיה לנצל (החוק השני – העבודה שווה לטמפ הגבוהה פחות הנמוכה וכל זה חלקי הטמפ הגבוהה.)

  6. מיכ*אל

    הערה בנושא ההתאבכות:
    כדי לייצר התאבכות קוונטית של האלקטרון עם עצמו בטמפרטורה סופית יש לשים לב למספר תופעות:
    ראשית בגלל הטמפרטורה הסופית לאלקטרונים השונים תהייה אנרגיה שונה ולכן אורך גל אחר ולכן הדבר יתשתש את תמונת ההתאבכות הכוללת שנית. שנית הטמפרטורה הסופית גוררת ויברציות של טבעות הבנזן (פונונים) המבצעים אינטראקציה עם האלקטרונים והורסים את הפאזה שלהם, קרי מוחקים את תמונת ההתאבכות. לא ברור מהכתבה אילו אם בכלל מהאפקטים הללו נלקחו בחשבון או האם הם רלוונטיים בכלל.

  7. דני:
    כפי שאמרתי – זמנים אקראיים סותרים את תנאי החידה שבה נאמר, ואני מצטט:
    "תדירות האוטובוסים בתחנה ליד ביתו של הבחור הייתה זהה- פעם ב-20 דקות."

    כפי שעוד אמרתי, בתנאים של פערי זמן אקראיים, התוצאה אינה סבירה (גם אם היא אפשרית).

    עם רמת הקפדתך על ניסוח מדוייק של הדברים כבר אינני בטוח למה כוונתך בשאלה שהעלית אתה. ברור ששני תהליכים היכולים להיות אקראיים בפני עצמם יכולים להיות תלויים ביניהם.
    אגב – חלקיקים שזורים בתורת הקוונטים מספקים לנו דוגמה "חיה" לכך.

    אהוד:
    הספקולציה שלך בדבר האסימטריה של הטבעת היא בדיוק מה שכתוב בכתבה ולכן זו גם הספקולציה שלי – בהבדל קטן.
    לדעתי הכוונה היא לכך שכל אלקטרון המגיע לטבעת "עובר" בשני המסלולים (סופרפוזיציה) ומתאבך עם עצמו

  8. החידה עצמה נועדה רק להמחיש את התופעה, שכנראה מסתתרת בבסיס הכתבה. זמני הגעת הבחור לתחנה הם אקראים והייינו מצפים שיבקר את חברותיו באופן שווה אבל מה ששובר את הסימטריה הוא לוח הזמנים של האוטובוסים: אם בקביעות האוטובוס לחברה א' מגיע דקה אחרי האוטובס לחברה ב' הרי בדגימה אחידה של עשרים הדקות בין הגעת האוטובוסים הרי ב19 מתוך 20 הדקות האוטובוס הבא יהיה זה המוביל לחברה ב'.

    באנלוגיה לכתבה החום הוא תנודה אקראית של האלקטרונים כיצד אם כן ניתן לקבל ממנו זרם חשמלי שהוא תופעה כיוונית? הפתרון טמון כפי הנראה באסימטריה שייצרו החוקרים בטבעות הבנזן (" החוקרים תכננו את מסלול טבעת הבנזן בצורה כזו שבאחד הנתיבים האלקטרונים מאולצים לעבור מרחק גדול יותר מסביב לטבעת מאשר בנתיב השני").

    מילת אזהרה: אני לא בטוח כי אכן זהיתי נכון את הפיסיקה בבסיס הכתבה יש מעט מאד אם בכלל רמזים לכך שהתיאור שאני מביא הוא נכון. בנוסף לכך לא קראתי את המאמר שהוציאו החוקרים ולפיכך מדובר בספקולציה גרידא.

  9. כאשר הפער בין הגעת האוטובוסים אקראי וזמן הניסוי קבוע למשל חודש אחד ושאר הפרמטרים זהים. יתכן מצב שהוא יעלה רוב (אפילו כל) הזמן רק על אחד מהם.
    ולחידה אחרת: כיצד יש לערבב שני תהליכים אקראיים כדי לקבל צירוף לא אקראי.

  10. דני:
    גם אני לא הכרתי אותה כשנתקלתי בה לראשונה. כמובן שפתרתי אותה וברור שאין צורך בהיכרות קודמת אתה כדי לפתור אותה.

    למה אתה מתכוון ב"פער זמן אקראי"?
    אם הפער איננו דקה הרי שהסיכוי להתפלגות כזאת על פני מספר גדול של נסיעות שואף לאפס ככל שמספר הנסיעות גדל.
    אם אתה מדבר על כך שזמני הגעת האוטובוסים הם אקראיים (ולכן הפערים "מוגרלים" כל פעם מחדש) אתה מדבר על מצב שנמצא בסתירה עם הגדרת הבעיה

  11. מצד שני אם פער הזמן בין שני האוטובוסים אקראי גם הוא עדיין יכול להיות מצב שהוא יעלה על אוטובוס אחד פי 19 פעמים יותר ממשנהו

  12. אהוד:
    רציתי לכתוב שאני מכיר את החידה מקדמת דנא אבל אני רואה שיש עוד מישהו שמכיר אותה.

  13. כן אם הזמן שעובר בין אוטובוס אחד למשנהו הוא קטן למשל דקה אחת אז הסיכוי שהוא יגיע דווקא בדקה הזאת פי 19 קטן יותר

  14. חנן

    אני לא חושב שיש להאשים את ד"ר נחמני, הוא פשוט מתרגם ידיעות שיוצאות לעיתונות בנושא מדע. הידיעות שמדענים או אוניברסיטאות מוציאות לעיתונות נוטות להיות סנסציוניות כדי למשוך תשומת
    לב.גם כתבה זו היא מהסוג הנ"ל אבל במחשבה שניה יש בה משהו מענין.
    לטעמי החוקרים בכתבה הדגימו קוריוז תיאורטי מסוים שרחוק מאד מיישום כלשהו אבל הוא בכל
    זאת משעשע. הרעיון אם הבנתי נכון דומה לרעיון של quantum rachet ובבסיסו הוא מדגים כי ניתן להוציא מתהליך אקראי (במקרה זה חום) זרם.

    כדי להסביר את הרעיון אציג חידה ואשמח אם משהו יפתור אותה.
    החידה מספרת על בחור שהיו לו שתי חברות בו זמנית והוא אהב את שתיהן במידה שווה.
    שתי הבחורות גרו כל אחת בקצה אחר של העיר. הבחור שהיה סטודנט תפרן ולא החזיק
    מכונית היה חייב להשתמש באוטובוס. לכל אחת מן הבנות הוביל אוטובוס אחר אבל תדירות
    האוטובוסים בתחנה ליד ביתו של הבחור הייתה זהה- פעם ב-20 דקות.
    כדי לא להפלות אף אחת מחברותיו החליט ידידנו הסטודנט לבוא בזמנים אקראים לתחנה
    ולעלות על האוטובוס הראשון שמגיע. למרבה הפתעתו גילה הבחור בסוף החודש, כי ביקר אצל
    חברה אחת פי 19 פעמים מאשר אצל השני. החידה היא האם יתכן הדבר וכיצד?

  15. פקליטו של השטן,

    חוק קרנו, הקובע כי מנוע קרנו הוא מנוע החום בעל הנצילות המקסימלית, הינו למעשה נגזרת של החוק השני של התרמודינמיקה (ראה את המשפט האחרון בהקדמה בערך
    http://en.wikipedia.org/wiki/Carnot%27s_theorem_(thermodynamics))

    לפיכך, שלילתו הינה שלילת החוק השני של התרמודינמיקה וזהו (נכון להיום) חוק מבוסס מאד המונע מסיבות תיאורטיות מצויינות ולא רק מהצלחה ניסיונית.

  16. כל אחת מהכתבות של ד"ר נחמני היא סוג של מהפכה אבל כתבה זו עולה על כולם.
    משום מה הרושם המצטבר הוא של ספין מדעי או מקדם תארים אקדמי הלואי ואני טועה.

  17. פרקליטו של השטן

    דואליות גל-חלקיק היא ביטוי לא חוק מדעי, יש להבדיל בין השנים. גל וחלקיק הם מושגים קומפלמנטריים לפי תורת הקוונטים לא ניתן לייצג אותם זמנית. בשפה יותר טכנית חלקיק הוא ערך עצמי של אופרטור המקום ואילו גל הוא מצב עצמי של אופרטור התנע. כידוע שני האופרטורים הללו אינם חילופיים. ההתנהגות גל או חלקיק מוכתבת על ידי המדידה שמבוצעת האם אנחנו מודדים מקום או תנע.

    עמי
    לא מדובר בהתאבכות בין שני אלקטרונים אלא בהתאבכות של אלקטרון עם עצמו. בכל מקרה כאשר מדברים על פיצול בין מסלולים כבר לא מדברים בשפה של חלקיקים . זה לא שחלקיק אחד הולך ימינה ואחד שמאלה אלא פונקציית הגל מתחלקת בין שני הענפים ובמקרה זה מדובר בתופעה גלית חלקיקים לא יכולים לבצע התאבכות.

    אבי
    המולקולות אינן סימטריות ומכאן נובעת היכולת לייצר זרם. נראה לי כי מדובר במעין quantum rachet.

  18. סה"כ ננו גנרטורים

    זהו צעד חשוב לדעתי לכיוון של תעשייה מערכתית כאשר מספר מפעלים חולקים תשתית ומשאבים כמו קשת חום וטיפול בפליטות.

  19. זה בהחלט מעניין וגם לי לא לחלוטין ברור אם הכוונה היא להפרשי טמפ' בין שתי האלקטרודות או בין שני המסלולים בתוך טבעת הבנזן.

    זאת ועוד, נראה לי שיש בעייתיות של הפסד מתמיד של זרם: אם נתחיל עם זרם אלקטרונים לתוך הטבעת והללו יתפצלו ל 2 ויעברו דרכה בשתי דרכים שהאחת ארוכה והשניה קצרה יותר, הרי שאין זה נכון שזוג האלקטרונים הראשונים שנכנסו לטבעת הם אלו שיתאבכו בסופה, כי הם לא מגיעים לנקודת החיבור באותו זמן (זה שעושה את הדרך הארוכה יותר מפגר אחרי זה שעשה את הדרך הקצרה). לכן תמיד יהיה דיפיציט אלקטרוני בין מה שהתפצל לבין מה שהתאבך.

    אבל אם זה עובד… אז יאללה, תכניסו.
    מכונית חשמלית שנטענת מפנלים סולריים ומנצלת את החום של המנוע והגלגלים לשם טעינת המצבר.. לא רע. לא רע בכלל

    בברכה,
    עמי בכר

  20. הסיבה שהתקן מסוג זה לא יעבוד אינה קשורה לתרמודינמיקה או תורת הקוונטים הסיבה היא שהמולקולות סימטריות לגבי כוון זרימת החשמל ולכן לאקטרונים לא תהיה העדפה לאיזה כוון לנוע ולא יווצר מתח ולא משנה איזה צד של המערכת תחממו.
    אם הם יפתחו שיטה שתפשר חיבור שרשרת טבעות בנזן בצורה שמאפשרת זרימת אלקטרונים בכוון אחד ולא לכוון השני זאת תהיה המצאה מהפכנית אבל זה לא מוזכר במאמר.
    כמו כן יזדקקו לשיטה כימית לכוונן את כל השרשראות לאותו כוון פעולה שהיא הרבה יותר מורכבת וגם לשמור על כל השרשראות באותו האורך.
    בקיצור החוקרים במרחק של 15 שנים ממשהו שאפילו הם לא חשבו עליו.

  21. אני גם נוטה לסקפטיות
    הכתבה פורסמה לפני כמה ימים, ובאופן אישי הפסקתי לקרוא בציטוט שאהוד הזכיר, אם כי לא עם כל דבריו נוח לי.
    הדואליות של האור זה ביטוי מוכר לתופעה גם אם זה לא מהפוסטולטים העיקריים של התורה.
    הבעיה שלי עם הציטוט, היא שאין שום סתירה בין היות מכונית אדוממה וספורטיבית.
    בעוד לגל וחלקיק יש התנהגות שונה במקרים מסויימים. בגלל זה לא נוח לי עם דברי אהוד, מאחר ויש ניסויים שונים שבהם נצפה מגל ומחלקיק להתנהגות שונה, ובחלקם נקבל התנהגות גלית, ובחלקם חלקיקית.
    אם כי אני מניח שחוסר הנוחות שלי נובע מהניסוח של אהוד ולא מהכוונה שלו.

    בקשר לתרמודינמיקה, אני קצת חלש בתחום, יש סיבה שהתקן כזה לא יהיה כפוף לחוק קרנו?

  22. אני נאלץ להסכים עם אבי בכתבה הנ"ל מופיעות הרבה שטויות. השטויות אין מקורן בתרגום אלא בידיעה המקורית.
    ראשית לגבי משפטים מוזרים מהכתבה. החוקר הראשי מצוטט כאומר: "מכונית הספורט היא גם מכונית והיא גם אדומה, בדיוק כפי שאלקטרון הוא גם חלקיק וגם גל. שניהם מאפיינים של אותו הדבר. פשוט, אלקטרונים פחות בולטים עבורנו מאשר מכוניות ספורט." הרעיון העומד בבסיס תורת הקוונטים או לפחות האינטרפטציה המקובלת שלה, אינטרפטציית קופנהגן, הוא כי תכונת הגליות והחלקיקיות הן תכונות קומפלמנטריות כלומר משלימות אין לייחס אותן בו זמנית לאובייקט קוונטי אלא הוא מתנהג בהתאם לאותה תכונה שאותה אנו מודדים. לעומת זאת מכונית יכולה להיות (ואולי אפילו רצוי), שתהייה בו מכונית ספורט ואדומה.
    בכתבה מוזכר חוק קוונטי שהפיסיקאים מכנים "כפילות גל-חלקיק". ככל הידוע לי אין חוק קוונטי הקרוי כפילות גל חלקיק, יש אולי אינטרפטציות המדברות על כך אבל אין חוק כזה. החוק היחידי שאולי רלוונטי הוא עקרון אי-הודאות של הייזנברג והוא הרבה יותר כללי מטענות לגבי גל או חלקיק.

    באופן כללי כדי לקבל אפקטים קוונטיים יש לקרר את המערכת. כלל ברגע שמערכת קוונטית מתחממת היא מאבדת את הקוהרנטיות שלה, שהיא התכונה המאפשרת התאבכות. חימום במובן המיקרוסקופי פרושו נוכחות של פונונים (אקסיטציות של הגביש) ואילו הפונונים מתנגשים באלקטרונים במערכת וגורמים לאלקטרונים לאב את הפאזה שלהם. בלשון טכנית יותר חום גוררת Decoherence.

    כהערת אגב אין כל פסול קלסית (לפי התרמודינמיקה) בניצול חום להפקת אנרגיית חשמל תהליך מעין זה מתרחש בכמעט כל תחנות הכוח המייצרות חשמל.
    במבט שני אולי כדי למקור את הרעיון למרידור שרצה בזמנו להעיר את כל רמת-גן במחיר של נורת חשמל בודדת על ידי המצאה שהעלו בפניו נוכלים.

  23. דני,

    אמרת נכון, הצעתך (7) סותרת את החוק השני של התרמודינמיקה, אך טענתך כי ברמה הקוונטית זה ייתכן אינה משמעותית, שכן המשמעות היא כי אם ניקח כמות מקרוסקופית של חומר זה לא יעבוד (גם אם תפצל אותו למספר עצום של חלקים קטנים – בדיוק כי הסטטיסטיקה נגדך).
    המשמעות היא שתוכל להפיק ממנגנון כזה רק אנרגיה בכמות מיקרוסקופית וכיוון שבחצי מהמקרים גם תאבד אנרגיה זה לא יצטבר לכלום.

    בקיצור – מקרר או כל מכשיר מקרוסקופי אחר אשר מפיק חשמל ע"י קירור משהו מטמפ' הסביבה אינו אפשרי.

  24. הרעיון סותר חוקים בסיסיים בפיזיקה יתכן והתרגום מהמאמר המקורי לא נכון.
    כי מה שכתוב כאן אלו שטויות

  25. לא משהו…..
    כשימציאו המרת חום לזרם חשמלי ללא צורך בהפרשי טמפרטורה זו תיהיה המצאה
    של ממש.
    אחת ההשלכות של זה למשל מקרר שלא צורך חשמל אלא מפיק חשמל בזמן שמקרר.

  26. כמו שהבנתי חייב להיות הפרש טמפרטורות בין האלקטרודות, וככל שההפרש גדול יותר- המתח גדול יותר. מכאן הפקת המתח רק במתקנים המייצרים חום. השאלה אם תאורטית ניתן להפיק חשמל מהתקן דמוי קולט שמש.

  27. עומר,
    אין סתירה של החוק השני של התרמודינמיקה.
    פשוט הם מצאו להמיר חלק מאנרגיית החום לאנרגיה חשמלית.
    כל תחנה רגילה פחות או יותר עובדת על עיקרון דומה. אתה שורף גז/פחם והופך אותו לאנרגיית חום שאותה אתה הופך לאנרגיה כימית, קינטית ופוטנציאלית ע"י חימום מים והפיכתם לקיטור. ורק אז אתה הופך את שלוש האנרגיות האלה לחשמל.
    הרעיון פה שאתה לוקח אנרגיית חום והופך חלק ממנה לאנרגיה חשמלית ישירות.

    אלירן,
    כפי שכתוב במאמר: התוצאות שקיבלנו אינן ייחודיות לפרודות המסוימות שהשתמשנו בהן בהדמיות שלנו," אמר החוקר. "כל התקן קוונטי שבו מתקיים נטרול של מטען חשמלי יעבוד כך, כל עוד קיים פער טמפרטורות. ככל שפער הטמפרטורות גדול יותר, כך ניתן להפיק יותר אנרגיה."
    הסימולציה נעשתה עבור בנזן, אבל ישנן משפחות שלמות של חומרים שיוכלו להתאים לכך.

    אבי,
    אחלה רעיון! אם אתה רוצה להתקלח במים קרים…

  28. אם זה יתברר כנכון ניתן יהיה ליצר חשמל מדוד השמש וגם בלילה
    לא ישתלם יותר ליצר תאים פוטואלקטריים

  29. הבנתי את הקטע של ההתאבכות במסלול בטבעת הבנזן אבל לא הבנתי למה כאשר מוסיפים למסלול הטבעת (של הבנזן) הבדלי טמפרטורה, התאבכות זו של זרם המטען החשמלי מובילה להצטברות של פוטנציאל חשמלי – מתח – בין שתי האלקטרודות
    אשמח אם משהו יסביר
    תודה
    סבדרמיש יהודה

  30. פורץ דרך לחלוטין ודי פשוט, סה"כ הדבר היה ידוע כבר עשרות שנים , לא חשבו על אי האיתור של האלקטרונים בצורה כזו עד היום. מזכיר לי את ה seebeck effect במגנטים והאפקט התרמו אלקטרי במתכות.

    מעניין מה תהיה עלות הייצור…

    נ.ב. ( ואולי במחשבה שניה )
    בנזן כמו תרכובות ארומתיות רבות עלול להתפרק בטמפרטורות הגבוהות של של המנוע,
    רותח בטמפ' נמוכות ויש צורך באטימה מעולה כי תגובה עם חמצן תגרום לו להישרף כי הוא דליק מאוד.
    חוצמזה שהוא מ ס ר ט ן…ככל הנראה גם ברמות נמוכות

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן