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Posté par Adrien le Samedi 31/12/2011 à 00:00
Le plus petit moteur à vapeur du monde
Des chercheurs de l'Université de Stuttgart et de l'Institut Max-Planck des systèmes intelligents de Stuttgart (Bade-Wurtemberg) ont développé un moteur thermique de type Stirling à l'échelle micrométrique. Ils ont pu observer et analyser son fonctionnement, et les résultats sont plutôt prometteurs. Même si celui-ci "hoquète" encore un peu, et ne peut donc pas être utilisé en l'état, il fonctionne aussi bien que son homologue de taille normale, créé il y a 200 ans par Robert Stirling.


L'élaboration de ce mini-moteur a nécessité un schéma de base différent du modèle macroscopique. "Nous avons réussi à réduire la taille des parties essentielles du moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes physiques, en...) (chambre à gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) et piston) à seulement quelques micromètres, avant de les assembler en un composant unique", explique Valentin Blickle, membre de l'équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...). Le gaz injecté n'est donc plus constitué d'un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) important de molécules, mais d'une seule bille plastique de trois micromètres qui flotte sur l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Les physiciens ont également remplacé le piston, qui se déplace régulièrement de haut en bas dans le cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée génératrice, passant par un point variable décrivant une courbe plane...), par un faisceau laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme...) focal dont l'intensité varie périodiquement. De même, ils ont substitué le charbon du moteur à vapeur () par un faisceau laser supplémentaire qui chauffe l'eau instantanément et permet de la refroidir immédiatement dès que le laser est coupé.

En raison de leur température, les molécules d'eau sont constamment en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) avec la microparticule. Par ces collisions aléatoires, la particule de plastique échange de l'énergie avec son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) dans le même ordre de grandeur que la micromachine convertit l'énergie en travail. Au grand étonnement des physiciens, l'efficacité s'est avérée identique à celle de son homologue macroscopique en pleine charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non...). "Ce constat n'était pas nécessairement attendu, car la machine est si petite que son mouvement pouvait être entravé par des processus microscopiques qui sont sans conséquences dans le monde (Le mot monde peut désigner :) macroscopique", indique Clemens Bechinger, professeur à l'Université de Stuttgart.

En effet, des problèmes peuvent parfois intervenir à cause de la différence des lois physiques entre l'échelle micrométrique et macrométrique. Malgré ces différences, certaines propriétés physiques restent étonnamment semblables sur les deux échelles, grande et petite. "Bien que notre machine ne fournisse encore aucun travail utile, il n'existe en principe pas d'obstacles thermodynamiques l'interdisant dans des dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si...) réduites", conclut Clemens Bechinger.

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Source: BE Allemagne numéro 553 (21/12/2011) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /68660.htm
Illustration: Fritz Höffeler / Art For Science
 
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