Практическое использование сверхтекучих жидкостей [закрыто]

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

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