Спокойно! В эксперименте, опубликованном в научном журнале Physical Review Letters, закон сохранения энергии никак не нарушался. Да и «лампочкой» там была не привычная лампа накаливания, а устройство, по принципу свечения похожее одновременно на полупроводниковый светодиод и полупроводниковый лазер.
Необычный эффект превышения 100% коэффициента полезного действия получался лишь «при самых низких уровнях мощности излучения и в то же время при относительно высокой температуре прибора».
В лаборатории электроники Массачусетского технологического института, где и проводились данные эксперименты, ученые и студенты построили полупроводниковый источник света. Новый излучатель работает аналогично обычным светодиодам, внешнее электрическое возбуждение порождает в полупроводниковом устройстве пары электрон-дырка, которые и генерируют фотоны,
Далее прибор начинал сильно охлаждаться (вот и действие закона сохранения, природу обмануть всё же не удалось) и КПД опять становился менее 100%. И всё же на сегодняшний день это самый эффективный источник конверсии электрического тока в видимое излучение.
Почему это происходит? А вот почему. Излучатель из Массачусетского технологического института, которому и названия-то ещё не придумали, конвертирует в излучение не только электричество от источника питания, но и энергию теплоты окружающей среды. Причём чем выше температура окружающей среды, тем меньше электричества надо для поддержания свечения этой своеобразной «лампочки». И при прямом подсчёте КПД (отношения мощности электричества к мощности излучения) оказывается иногда выше единицы.
Правда, возникает столь странный комбинированный режим работы только при очень низком уровне излучения, а также при малых значениях тока и напряжения. Пока счёт идёт лишь на пиковатты, триллионные доли ватта. В описанном выше эксперименте к полупроводниковому кристаллу была подведена мощность 30 пиковатт, а максимальное излучение, замеренное в ходе эксперимента, составило 69 пиковатт. При этом кристалл охладился почти на 10 градусов по Цельсию.
Так что до внедрения в промышленное исполнение «диоды из MIT», как названо это чудо в научной периодике, ещё пока очень далеко. Особенно в качестве «лампочки Ильича»,
Однако создатели прибора полагают, что его усовершенствование может привести к появлению не столько светодиодных светильников, сочетающих в себе лампочку и кондиционер в одном флаконе, сколько эффективный способ охлаждения больших интегральных схем, составляющих основу всей современной полупроводниковой электроники. Смотрите, какой прикол: включается электричество и каждая работающая микросхема светит себе огоньками и попутно сама же себя охлаждает.
Рынок больших интегральных схем, которым требуется эффективное охлаждение, уже давно перешагнул за триллион долларов, и неудивительно, что к «диодным экспериментам MIT» уже выстроились в очередь частные инвесторы, просто горячо желающие потратить свои (да и чужие тоже) деньги на продолжение подобных экспериментов.
Конечно, некорректно говорить о КПД в связи с подводимой и отдаваемой мощностями. Пример - лазер. Мощность подводимая к источнику накачки может быть к примеру 20 Ватт, а мощность вспышки лазера - 200 Ватт. "Кпд" - 1000 процентов? Нет, конечно, просто подводимая мощность накапливается установкой сравнительно долго, а вспышка может длиться в 1000 раз меньшее время.
КПД - есть отношение энергии на входе и выходе. Вот если посчитать энергию переданную в накопитель и энергию вспышки - все с КПД станет на место, КПД лазера будет меньше 100 процентов на величину потерь в самой установке.
0 Ответить
Евгений Лавришев, я как раз хотел попросить кого-нибудь популярно объяснить работу лазера. Там есть какая-то тонкость, когда энергия не накапливается, а сразу передаётся дальше сквозь кристалл и при этом, дескать, за счёт внутренней энергии атомов кристалла увеличивается светимость луча. А как работают лазерные указки? Я находил такую на полу маркета(без упаковки), производит впечатление,особенно в сумерках, ночью.
0 Ответить
Сергей Дмитриев, все правильно. Так, как в моем комменте, работают импульсные лазеры (твердотельные, газовые, жидкостные). Их мощность вспышки может достигать десятков и сотен киловатт.
Указки - это сравнительно новый тип лазерных излучателей - полупроводниковые. Светят непрерывно. Накопления тут нет. Оптическая мощность невелика - единицы ватт у самых продвинутых. При этом через кристалл проходит значительный ток. Мощность подводимая к кристаллу намного превышает оптическую. Соответственно и отношение энергии подведенной к кристаллу к энергии излучаемой им, далеко не 100 процентов. Такие лазеры, больше греют, чем светят.
0 Ответить
Сергей Дмитриев,
http://ru.wikipedia.org/wiki/Лазер
http://ru.wikipedia.org/wiki/Лазерная_указка
0 Ответить
Олег Антонов, спасибо, поищу.
0 Ответить
для справки см.ru.wikipedia.org/wiki/КПД_. Если следовать тому определению кпд, которое приводиться в статье, то обычная лампочка накаливания также будет иметь кпд и следовательно излучательную эффективность намного более 230%. Само определение формулы подсчета этой эффективности неверно, по крайней мере, с точки зрения школьной и классической физики даже, если речь идет об использовании дополнительных "халявных" источников энергии.
0 Ответить
Эффект Пельтье открыт, если мне не изменяет память, в середине 19 века, проявление эффекта Пельтье у полупроводников известно почти с самого начала использования полупроводников, а элементы Пельтье, разработать которые обещают создатели прибора, давно используются именно для охлаждения электронной аппаратуры (в специальных случаях) и в автохолодильниках.
Только штуки эти крайне неэкономичные. Ведь не случайно все получилось «при самых низких уровнях мощности излучения и в то же время при относительно высокой температуре прибора».
Количество теплоты, поглощаемое по эффекту Пельтье, линейно зависит от силы тока и температуры, а количество выделяемой теплоты по закону Джоуля-Ленца зависит квадратично и только от силы тока. В некоторой области, близкой к началу координат, линейная функция проходит выше квадратичной, поэтому эффект Пельтье преобладает, особенно если температура высока. Но стоит немного увеличить силу тока - и все начинает греться, как и положено. Так что если не будет прорыва в виде открытия еще какого-либо физического эффекта, этот путь бесперспективный. Хотя сам по себе гибрид полупроводникового элемента Пельтье и светоизлучающего полупроводника очень интересен.
А уж заголовок в лучшем стиле "желтых" сайтов.
Известный киноактер Иванов заболел редчайшей смертельной болезнью!!!!
Сегодня мы встретили на съемочной площадке актера Иванова со странными красными пятнами на лице. Иванов рассказал, что снимается в фантастическом фильме и его герой заразился космическим вирусом. Суть фильма в том, что герой должен вылечиться за 24 часа или умереть. Смотрите в мае!!!!
2 Ответить
Да, скорее всего все так и есть. Какой нибудь частный случай эффекта Пельтье. Точно не вспомню, но по моему в электронике уже в 80-х годах применялись охлаждаемые полупроводниковыми холодильниками полупроводниковые лазеры для волоконной оптики. Излучающий кристалл лазера припаивался к элементу Пельтье. Дальше, конечно, тепло приходилось отводить от элемента традиционными радиаторами. Но такая гибридная схема охлаждала лазер эффетивнее, чем просто радиатор. Особенно там, где обдув радиатора неприемлем. (Малогабаритные не обслуживаемые регенераторы на оптических линиях связи в труднодоступных местах)
0 Ответить
Не слышал, любопытно. Но на таких величинах и погрешности измерения всплывают, и всевозможные наводки (или в шахте делали эксперимент, где ловят нейтрино?). Да и сами физические процессы непонятны.
Оценка статьи: 5
0 Ответить
Данное устройство представляет собой тепловой насос, где теплота низкопотенциального источника (окружающая среда)преобразуется в энергию свечения. Поэтому и КПД данного устройства необходимо подсчитывать с учетом энергии теплоты отводимой от охлаждаемой среды.
0 Ответить
Уважаемый автор, насколько известно из школьного курса физики, кпд считается отношением полезной мощности к затраченной. Если применить вашу формулу, то чем меньше будет излучаемая мощность при одной и той ж величине тока, то кпд тем больше - нонсенс, а если применить вашу формулу к паровозу, то его кпд будет более 700%. Что-то не вяжется в вашей статье.
0 Ответить
Фрол Фролкин, ответ в самой статье. Экспериментаторы считали отношение подводимой электрической мощности к выдаваемой световой. Тепловая энергия в расчет не входила. Паровоз же работает только на тепловой энергии.
0 Ответить