Superconductivitate la temperatură ridicată

Dezbateri științifice generale. Prezentări ale noilor tehnologii (care nu au legătură directă cu energiile regenerabile sau biocarburanții sau alte teme dezvoltate în alte subsectoare) forums).
actiniu89
Învăț econologie
Învăț econologie
posturi: 24
Înregistrare: 02/10/17, 12:39
x 2

Superconductivitate la temperatură ridicată




de actiniu89 » 10/10/17, 16:50

În 1956, Leon Cooper a arătat că o atracție foarte slabă între electronii dintr-un metal poate crea o stare stabilă de perechi de electroni a căror energie este mai mică decât energia Fermi (corespunzătoare energiei minime a electronilor conducerea într-un metal).

Deși asocierea Cooper este un fenomen de origine cuantică, poate fi explicată și într-un mod simplificat în cadrul mecanicii clasice.
Un electron dintr-un metal se comportă ca o particulă liberă (gaz liber de electroni). Este respins de alți electroni datorită sarcinii sale negative, dar este atras de ionii pozitivi care alcătuiesc rețeaua cristalină rigidă a metalului.
Această atracție creează vibrații în rețeaua de ioni pozitivi (asociați cu cuantele de energie numite fononi) care mișcă ușor ionii spre electroni (interacțiuni electron-fonon), crescând astfel densitatea de sarcină pozitivă locală a ionilor, atrăgând alți electroni.
La distanță mare, această interacțiune dintre electroni datorită ionilor deplasați poate anula repulsia electronică și le poate permite să se împerecheze.

Energia interacțiunii de împerechere este destul de redusă, de ordinul 0.001 eV, iar energia termică poate duce, prin urmare, cu ușurință la separarea perechilor, ceea ce implică faptul că sistemul este răcit la o temperatură foarte scăzută ( sub -200 ° C).
Electronii unei perechi nu sunt neapărat apropiați spațial; întrucât interacțiunea este pe termen lung, electronii asociați pot fi distanțați la câteva sute de nanometri (miliardimi de metru).
Deoarece distanța este de obicei mai mare decât distanța medie între electroni, un număr mare de perechi Cooper pot ocupa același spațiu fără a încălca principiul excluderii Pauli.
Deoarece electronii au o rotație de 1/2, perechile Cooper constituie astfel bosoni compuși a căror rotație totală are o valoare întreagă: 0 (rotiri anti-paralele) sau 1 (rotiri paralele).
Proprietatea bosonilor de a se condensa în aceeași stare cuantică a solului (condensarea Bose-Einstein) este responsabilă de proprietățile specifice care caracterizează supraconductivitatea: zero câmp magnetic intern și zero rezistență electrică.

Rezistența electrică a unui metal poate fi explicată prin coliziunile pe care le suferă electronii de conducție cu ionii metalici atunci când trec prin conductor sub acțiunea unei diferențe de potențial.
Cu cât rețeaua de cristal este mai regulată, cu atât se opune rezistenței la trecerea unui curent electric.
Prin urmare, rezistența electrică crește odată cu temperatura, ceea ce provoacă vibrații aleatorii ale rețelei de cristal (crescând riscul de coliziune a unui electron cu un ion) și depinde de prezența impurităților în metal.

Pentru a obține supraconductivitate la temperatură ridicată, ar fi, prin urmare, necesar să se mărească energia de interacțiune a perechilor de electroni pentru a crește stabilitatea lor cu temperatura.

Energia de împerechere fiind legată de atracția electronului cu densitatea de încărcare a ionilor rețelei de cristal, dacă mărim amplitudinea oscilațiilor de încărcare a ionilor, întărim atracția perechilor de electroni (prin creșterea densității locale a sarcinii pozitive a ionilor).

O soluție ar putea fi utilizarea unui curent electric direct pulsat într-un material magnetostrictiv la rezonanță, ceea ce ar face posibilă obținerea oscilațiilor de sarcină sincronizate (care interacționează slab cu perechile de electroni și, prin urmare, cu o rezistență electrică mai mică) de mare amplitudine capabilă să producă un efect maxim de atracție al perechilor de electroni (care s-ar mișca coerent) cu rețeaua cristalină.

Problema este că, în același timp, efectul magnetostrictiv crește disiparea căldurii.

Pentru a rezolva problema, sistemul ar trebui să fie capabil să absoarbă excesul de căldură produs prin reducerea energiei și entropiei sale generale.

Ne putem imagina, de asemenea, existența altor mecanisme de supraconducție care implică, de exemplu, interacțiuni spin-fonon pentru a reduce repulsia electronică.
0 x
izentrop
expert Econologue
expert Econologue
posturi: 13644
Înregistrare: 17/03/14, 23:42
Locul de amplasare: Picardie
x 1502
A lua legatura cu:

Re: superconductivitate la temperaturi ridicate




de izentrop » 10/10/17, 20:24

bonjour,
Temperatura ridicată este de - 165 ° și se oprește http://www.supraconductivite.fr/fr/inde ... -materiaux

Nu cred că vom ajunge vreodată la supraconductivitate la temperatura camerei, pentru că nu am avut niciodată nimic fără nimic.

Energia care trebuie consumată pentru funcționarea LHC, de exemplu, este uluitoare :şoc: https://home.cern/fr/about/engineering/ ... erformance
0 x
actiniu89
Învăț econologie
Învăț econologie
posturi: 24
Înregistrare: 02/10/17, 12:39
x 2

Re: superconductivitate la temperaturi ridicate




de actiniu89 » 11/10/17, 00:01

Într-adevăr, dacă nu se descoperă materiale noi dotate cu proprietăți revoluționare, este de temut că calea de parcurs pentru a atinge supraconductivitatea la temperatura camerei este încă foarte lungă.

CERN, cu un magnet gigant care generează un câmp magnetic de peste 16 Tesla, destinat echipării viitorilor săi acceleratori, deține recordul de putere pentru magneții dipoli supraconductori (cf. https://home.cern/fr/about/updates/2015/11/test-racetrack-dipole-magnet-produces-record-16-tesla-field)

Superconductia la temperatura camerei ar face posibilă depozitarea unor cantități mai mari de energie electrică în inele supraconductoare ușoare cu o amprentă mică și astfel înlocuirea bateriilor grele cu autonomie redusă care echipează vehiculele electrice actuale. Dar o problemă ar rămâne: aceea de a reîncărca bateriile. Este dificil de văzut cum rețeaua electrică actuală ar putea face față vârfurilor de consum atunci când, între orele 18 și 20, oamenii care se întorc de la serviciu își conectează toate vehiculele electrice la stația de încărcare personală.
Ar trebui să construim noi centrale nucleare, să creștem considerabil capacitatea parcurilor eoliene și fotovoltaice?
Democratizarea vehiculelor electrice, susținută de mulți pentru a rezolva problemele poluării atmosferice, nu riscă să pună probleme pentru tranziția energetică?
0 x
izentrop
expert Econologue
expert Econologue
posturi: 13644
Înregistrare: 17/03/14, 23:42
Locul de amplasare: Picardie
x 1502
A lua legatura cu:

Re: superconductivitate la temperaturi ridicate




de izentrop » 11/10/17, 08:26

actinium89 a scris: Este dificil de văzut cum rețeaua electrică actuală ar putea face față vârfurilor de consum atunci când, între orele 18 și 20, oamenii care se întorc de la serviciu își conectează toate vehiculele electrice la stația de încărcare personală.
Nu mai este același subiect.

Acest lucru nu este insurmontabil ... Dacă în același timp crește puterea fotovoltaică, va necesita tarife de stimulare adaptate și terminale de reîncărcare în apropierea locurilor de muncă.
0 x

Înapoi la "Știință și tehnologie"

Cine este conectat?

Utilizatorii care navighează în acest sens forum : 44 d.Hr. și oaspeții 154