Практическое использование сверхтекучих жидкостей [закрыто]

3

Меня интересует, может ли сверхтекучая жидкость (возможно, при комнатной температуре, если это возможно в какой-то момент) иметь какое-либо практическое применение в машиностроении, электротехнике или других областях.

Я был бы рад, если бы вы могли дать мне некоторые мысли о гипотетических или даже практических (при низких температурах) реализациях машин, которые используют сверхтекучие жидкости и могут оказать огромное влияние.

mechanical-engineering fluid-mechanics friction Тобиас
источник
Я уверен, если у меня возникнет ваш вопрос ... Вас интересуют такие приложения, как: Охлаждение сверхпроводящих магнитов? Они используются в термоядерных реакторах или магнитно-резонансной томографии.
30
Ну, не совсем, меня больше интересует, можем ли мы сделать так, чтобы машины тратили меньше энергии из-за меньшего трения, и как такие вещи могут быть реализованы.
Тобиас
Но именно низкое трение переохлажденного гелия обеспечивает охлаждение катушек. Таким образом, характер низкого трения эксплуатируется. Или вы ищете более турбомашинное приложение?
30
Меня интересует любая форма использования сверхтекучих жидкостей, которая не имеет ничего общего с холодными условиями или квантовой природой сверхпроводников, но только с уменьшением трения. Также движение, которому подвергается сверхтекучая жидкость, должно быть низким, например, в качестве скорости сдвига в реометре оно должно составлять около 0,04 с ^ -1, и в идеале это должно быть более или менее постоянное движение, которое не сильно изменяется.
Тобиас
Я думаю, что этот вопрос слишком широк. Возможное будущее использование вещей, которые на самом деле не практичны, просто приведет к спекуляциям без какого-либо возможного способа «ответить» на вопрос.
Хаззи

Ответы:

1

Ваш комментарий: «Меня интересует, можем ли мы сделать так, чтобы машины тратили меньше энергии из-за меньшего трения, и как такие вещи могут быть реализованы», побудило меня ответить:

На первый взгляд, жидкость без вязкости должна быть отличной, потому что это означает, что нет трения, верно? Я предполагаю, что это ваш ход мыслей.

Недостаток в том, что здесь нет вязкого трения - смазочные материалы «хотят» низкой вязкости, потому что вязкое трение вызывает нагревание смазочного материала и, таким образом, потребляет энергию из системы, но в то же время смазочный материал нуждается в вязкости, потому что смазка зависит от тонких пленок между несущие поверхности смазывать.

Вязкость смазочного материала - это то, что удерживает смазочный материал от разбрызгивания / выброса между несущими поверхностями. В приложениях с низкой нагрузкой смазка обычно представляет собой очень легкое масло с низкой вязкостью, такое как WD-40.

При увеличении расчетных нагрузок требуемая вязкость смазочного материала увеличивается. Я не знаю, как много у вас автомобильного опыта, но есть заметная разница между моторным маслом и трансмиссионным маслом в механической коробке передач. Поскольку нагрузка продолжает увеличиваться, в масло начинают добавляться сгустители , образующие смазку.

Итак, вернемся к вашему вопросу: если вы попытаетесь использовать жидкость с нулевой вязкостью в качестве смазки, вы обнаружите, что она будет вытекать из смазываемых частей, как только вы приложите какую-либо нагрузку, потому что нет вязкости, которая замедляет жидкость из сустава.

цыпленок
источник
Привет, Чак, большое спасибо за твой ответ. Однако я не уверен, правильно ли я все понял. Предположим, что мы можем перенести все компоненты машины, где есть трение, например, некоторые шарниры, в закрытое пространство, где есть ванна этого сверхтекучего материала, и эти компоненты, например, шарниры, помещены в эту ванну. Это что-то изменит в отношении ваших выводов?
Тобиас
Вероятно, не потому, что где бы шарнир не находился под реальной нагрузкой, жидкость вытекла бы из сустава. Это похоже на рассуждения о смазке на странице Википедии: «Смазки применяются к механизмам, которые можно смазывать редко, и где смазочное масло не будет оставаться на месте». Он остается на месте с высокой вязкостью . Чем ниже вязкость, тем меньше усилие, необходимое для выталкивания смазки из соединения.
Чак
Я делаю обоснованное предположение, что при нулевой вязкости фактически не потребовалось бы сил, чтобы вытолкнуть жидкость из несущих поверхностей, независимо от того, сколько жидкости находится в соединении. Вы могли бы привести аргумент, что адгезия может образовывать пограничный слой толщиной в одну молекулу, но во всех практических применениях соединение не полируется до такого размера поверхности, который может помочь одна молекула.
Чак
Большое спасибо за ваши комментарии. Что касается второго предположения, вы определенно правы, но если нам удастся сделать этот «контейнер» полностью закрытым, я бы предположил, что жидкость должна оставаться внутри. Или я не прав? Но в любом случае, видите ли вы какое-либо применение для сверхтекучей жидкости при довольно низких скоростях, которая не использует квантовую природу, а только исчезающую или чрезвычайно низкую вязкость?
Тобиас
Лично я не знаю, разве что в исследованиях - изучение турбулентности, вероятно, выиграет от жидкости с нулевой вязкостью, но все, что нужно, это один человек с одной хорошей идеей, чтобы породить целую отрасль. Эдисон изобрел лампочку, но вам нужен способ их электрического подключения (розетка), способ их включения и выключения (выключатель света) и, возможно, способ подключения переносной лампы (розетка) и т. Д. - Большинство изобретений и патентов Эдисона были посвящены нескольким элементам оборудования - фонографу, лампочке и т. д., но они породили музыкальную индустрию, электроэнергетику и т. д.
Чак