Un motor térmico basado en átomos ultrafríos

Dibujo20131024 ultracold atom heat engine - science mag

El efecto termoeléctrico es la producción de una corriente eléctrica (transporte de electrones) gracias a una diferencia de temperatura (gradiente térmico). Un efecto similar es el transporte de átomos entre dos nubes de átomos ultrafríos, ambas con el mismo número de átomos, cuando una de ellas es calentada por un láser. La nube de átomos caliente se expande, reduciendo su densidad, por lo que uno espera un flujo de partículas del depósito más frío y más denso al más caliente y menos denso. Sin embargo, se observa el efecto contrario, las partículas fluyen de la nube de átomos más caliente a la más fría. El transporte de los átomos ocurre desde el depósito con un potencial químico menor al que tiene uno mayor, es decir, el sistema se comporta como un motor térmico de átomos ultrafríos. Este curioso experimento se publica en Science y podría tener aplicaciones en sistemas de refrigeración de circuitos nanoelectrónicos. El artículo técnico es Jean-Philippe Brantut et al., “A Thermoelectric Heat Engine with Ultracold Atoms,” Science, AOP, Oct 24, 2013 [DOI]; arXiv:1306.5754 [cond-mat.quant-gas].

Dibujo20131024 averaged images of two reservoirs after transport process has taken - science mag

En termodinámica se llama potencial químico (μ) a la magnitud que describe el estado de equilibrio de un sistema bajo procesos de transferencia de masa. Cuando dos sistemas (o dos fases en el mismo sistema) comparten el mismo potencial químico no hay transferencia de masa entre ellos. Cuando hay un gradiente en el potencial químico se produce una transferencia de masa (trabajo mecánico asociado al movimiento de partículas). El potencial químico se llama “químico” porque en una reacción química irreversible (o en una reversible fuera del equilibrio) se produce una transferencia de masa de los reactantes a los productos, lo que implica un gradiente en el potencial químico.
Dibujo20131024 chemical potencial vs number of atoms - heat engine - science magEsta figura ilustra la variación en el número (N) de átomos fríos en cada nube de átomos en función de la variación del potencial químico (μ). En gris se destaca la región en la que se realiza trabajo mecánico (movimiento de átomos de una nube a la otra). La eficiencia relativa de este motor térmico es η = W/Q <≈ 0,1, bastante más alta de lo que uno podría esperar (recuerda que para un proceso reversible η = 1).  La clave es que el canal que une ambas nubes de átomos tiene una respuesta termoeléctrica increíblemente alta, su coeficiente de transporte ZT = 2,4, uno de los valores más altos observados en cualquier material termoeléctrico de estado sólido.

En aplicaciones de refrigeración se utiliza el ciclo térmico invertido de este motor térmico (efecto de Peltier), lo que permite enfriar gases cuánticos de baja entropía y redes de fermiones fuertemente correlacionados, de utilidad en el campo de la información cuántica.

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4 pensamientos en “Un motor térmico basado en átomos ultrafríos

    • Albert :
      No hace falta ser un Sherlock Holmes de la información escrita para darse cuenta inmediatamente por parte de cualquiera que no albergue odio contra todo lo relacionado con lo natural, alternativo o no convencional, que esa página que indicas tiene un olor a Torquemada que apesta. En estos tiempos en que se destruye intencionadamente, y con saña, la enseñanza y a los enseñantes, es un alivio pensar que existen escuelas de ese tipo y que los padres de familia todavía pueden, debido a ello, aspirar a encontrar un lugar de enseñanza para sus hijos que no sea destructivo, y no solo esto sino que esté muy por encima de la enseñanza convencional aun en el caso de que no reinase sobre ella el afán destructivo en el que se la hace navegar.

      Reconocen en ese escrito que esas escuelas están creciendo por todas partes y yo creo que habría que preguntarse si es porque los padres aprecian el tipo de enseñanza que se imparte a sus hijos o será porque estos se han vuelto masoquistas. ¿ Tu que crees ?. ¿ Podrías admitir el otorgar a los padres el aceptar que saben lo que quieren para sus hijos, o no se les puede permitir tales veleidades ?

      Les acusan en ese escrito de que dividen a los niños en cuatro tipos y les enseñan en función de esas características ; esos cuatro tipos que indica son cuatro formas mentales, o psíquicas, de ser, bien conocidas por cierta gente, lo cual me parece una gran cosa porque no es lo mismo enseñar, por ejemplo, a niños tranquilos y sosegados que a niños muy dinámicos o superactivos. Pensar que hay sistemas de enseñanza que perciben que no puede ser lo mismo enseñar a unos que a otros y que en función de ello establecen formas diferentes de enseñar me parece, sobre todo en estos tiempos, y solo por este concepto, que puede ser algo así como un paraíso para el estudiante. Cuanto darían muchos padres por poder llevar a sus hijos a escuelas semejantes ; el problema seguramente será que no habrá sitio para todos los que lo desean o que el coste pueda ser elevado.

      ¿No te has parado a pensar en estas ideas ?. ¿ Será posible que no puedas percibir el tufo a Torquemada de quien escribe esa vergonzante, o demente, puñalada trapera ?.

      Ese nuevo Torquemada dirige también sus iras contra un Banco que es un modelo de lo que deberían ser los Bancos. Nuestro mundo sería un paraíso si hubiera muchos Bancos así. Se le llama Banco porque es necesario para entenderse, pero es la antítesis de lo que es la Banca en estos tiempos y es que no trabaja en base a ficciones y juegos de manos financieros sino en base cosas reales y además de reales edificantes, y solo trabaja con el dinero existente que tiene. ¿Hay alguien que pueda ofrecer mas?. El único y lamentable problema es que es un Banco muy pequeño. Si la Banca trabajase como este microbanco, solo con el dinero existente en él, no habría en el mundo la actual crisis financiera que hay, y el crecimiento sería continuo y sin destrucción masiva de empresas y puestos de trabajo de forma periódica. Por estas razones, cuando ese Banco hizo, que yo sepa, una ampliación de capital hace cosa de unos dos años, se cubrió en uno o dos días. ¿Puedes comprender el grado de confianza en él que esto representa en las circunstancias actuales de las entidades financieras?.

      Practican la agricultura biodinámica que ellos han creado ; pues sí, y me parece maravilloso como todas aquellas prácticas agrícolas que traten de evitar la degradación del suelo y de la calidad de los cultivos por el uso de herbicidas tóxicos y fertilizantes artificiales que conducen en la agricultura convencional a la degradación de la salud y finalmente a la destrucción de los terrenos para el cultivo debido a la mineralización de estos que conlleva tales prácticas, lo cual es sinónimo de desertización, la cual avanza en todo el mundo y principalmente en España. Así, pues, cualquier intento de detener este proceso de destrucción del campo debe ser apreciado en la misma medida en que debe ser despreciado el sistema convencional al uso que está llevando a la humanidad a un proceso de lento pero implacable de oculto autosuicidio, al afectar gravemente a aquello que la da de comer de forma sana.

      Supongo Albert que lo que te falta es un mínimo de información verdadera y que si la tuvieras no te habrías sumado al coro defensor de ese nuevo Torquemada.

      Yo no soy de ninguna religión pero aprecio mucho lo que he leído que dijo JC en el famoso Sermón de la Montaña (en el “Evangelio de Acuario de Jesus el Cristo”) y que es muy diferente a la vulgaridad de lo que dicen sus seguidores que dijo, y es esto :

      “Todo lo bueno de la Tierra ha sido calumniado. Si merecéis la corona de la vida seréis calumniados, vilipendiados y maldecidos en la Tierra.”

      Esto se ha cumplido continuamente en este mundo y es lo que ha hecho de él un verdadero infierno. Lo que no sé, porque no te conozco, es si tu eres un eficiente Torquemada en persecución de todo aquello que sea diferente a lo oficial, o convencional, o que solo has podido aspirar, y lo tomas por normal, el tufo de los depredadores de todo aquello que no esté bendecido por el Poder y sometido a él, y no conoces otro mundo, otra forma de ser o querer ser, otra forma de pensar, otra forma de aspirar a otro destino para la humanidad que no sea el muy macabro que esta ha tenido que vivir hasta ahora.

      • Te lo voy a decir de forma educada. La ciencia no funciona según los bulos, sin pruebas, de muchos de vosotros. Sois ruido sin sentido. El problema, como otros, es cuando no os dáis cuenta de vuestros errores y los queréis vender como si lo que hiciérais fuera Ciencia real y no superchería barata fundada en contradicciones de todo tipo.

        La Ciencia NO funciona porque alguien que diga que tiene razón, sino porque hay todo un proceso que vosotros os saltáis para decir que lo vuestro son verdades y lo que hace la ciencia y sus “verdades oficiales” (llámamalas paradigmas o como quieras, tanto me da, porque no voy a hablar de Filosofía de la Ciencia aquí). Vuestra lógica y sentido común es muy pobre.

        Un saludo, y espero dejéis vuestras paranoias mentales algún día. Si algo de lo que afirmáis fuera verdad (que no lo es), no tendríais problemas en ser reconocidos en vez de escribir las inconsistencias que en ocasiones defendéis.

        En fin, disfrutard Halloween, y que os den muchos caramelos…

  1. Muy interesante francis, como nos tenés acostumbrados. ¡Saludos y seguí así!

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