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Relizzato il motore a vapore più piccolo del mondo

Creato Giovedì, 15 Dicembre 2011 12:19 Scritto da Roberta De Carolis

Correva l’anno 1816 quando Robert Stirling inventò il primo motore ad aria calda, una versione del motore a vapore a pressione più bassa e quindi senza pericolo di esplosioni. Ora, Dicembre 2011, nasce in Germania un parente molto stretto, ma su scala millimetrica: ne danno l’annuncio i ricercatori dell’Università di Stoccarda e del Max Planck Institute for Intelligent Systems, con sede nella stessa città tedesca, guidati da Clemens Bechinger e Valentin Blickle. Per le sue caratteristiche è di fatto il motore a vapore più piccolo del mondo, che affianca il motore elettrico più piccolo del mondo inventato dai  ricercatori della Tufts University (Boston, Massachusetts, Usa).

Il motore ad aria calda classico, brevettato da Stirling, trasforma l’energia termica fornita in energia meccanica, facendo espandere e comprimere un gas in modo da far muovere un pistone. Il suo parente piccolo (solo per dimensioni, non certo per efficienza) realizza lo stesso ciclo, ma utilizzando una pallina di plastica grande tre millesimi di millimetro che galleggia in acqua, invece delle molecole di gas, e un fascio laser al posto del pistone.

Il laser limita il movimento della pallina come il pistone limita quello del gas, e l’acqua funge da background, come in un certo senso il vuoto per le molecole di gas. Il motore funziona anche in questo caso cambiando la temperatura, e per far questo viene utilizzato un altro laser che, puntato sull’acqua, ne alza la temperatura in modo quasi istantaneo, viste le dimensioni complessive del marchingegno. Una volta spento, il liquido si raffredda nuovamente. In questo modo la pallina si muove, indirizzata dal primo fascio che ne determina l’angolazione, realizzando la trasformazione di energia termica, fornita dal laser, in energia meccanica.

La tecnologia non è ancora perfetta, in quanto saltuariamente si verificano degli arresti al sistema e dei piccoli scoppi, ma il suo sviluppo dimostra la possibilità di miniaturizzare il principio alla base di tutti i motori a vapore. L’opportunità, che sembra concreta, di realizzare cicli motore su scale così piccole è di grande importanza, perché consentirebbe di ottenere in linea di principio un quantitativo di energia superiore, in proporzione, rispetto ai motori macroscopici, visto che le perdite sono spesso molto più ridotte.

“I nostri esperimenti forniscono un’idea iniziale sul bilanciamento di energia su scala microscopica –afferma a questo proposito Bechinger- Sebbene la nostra macchina non produca ancora lavoro utile, non ci sono ostacoli termodinamici, almeno in teoria, che lo proibiscano in piccole dimensioni”.

Il lavoro è stato pubblicato su Nature Physics.

Roberta De Carolis