מכשיר זה פועל כמגבר כאשר הרמה האמצעית והרמה המעוררת מצומדות לשדה חיצוני בעל תדירות formula_10. על מנת לקבל תהודה אופטימלית נדרוש formula_11.
יעילות המגבר - בהמרת חום לכוח - מוגדרת להיות היחס בין העבודה היוצאת לבין החום הנכנס:
formula_12
חשוב לשים לב: ההגברה של השדה היא אפשרית רק כאשר ישנה "צבירה" (היפוך אוכלוסין), כלומר formula_13. נציב את הביטויים שראינו לעיל ונקבל תנאי שקול-
. לבסוף נציב את התנאי בביטוי ליעילות המגבר ונקבל חסם עליון ליעילות:
formula_14
את הגודל formula_15 מקובל לכנות "יעילות מנוע קרנו". מתוך החוק השני של התרמודינמיקה ניתן לראות שזוהי היעילות המקסימלית של מנוע חום. שוויון בביטוי הנ"ל מתקבל כאשר formula_16. את הקשר בין מגבר קוונטי לבין יעילות מנוע קרנו תיארו לראשונה סקוביל ושולץ-דובויס.
כעת, נסתכל על הפעולה ההפוכה: הזרמת חום מאמבט קר לאמבט חם על ידי צריכת כוח. כאמור, המכניזם מהווה מקרר. יעילות המקרר, נסמנה באות formula_17, מוגדרת באופן הבא:
formula_18
מנועי חום קוונטיים (ומקררים) מחזוריים.
נדון במעגל אוטו (Otto cycle), המהווה דוגמה למנוע מחזורי.
המעגל מורכב מארבעה תהליכים:
במנועי חום קוונטיים מחזוריים "תווך העבודה" הוא מערכת קוונטית- למשל מערכת ספינים, או אוסילטור הרמוני. על מנת לייצר כוח מקסימלי יש לדרוש שמשך הפעולה של המעגל יהיה אופטימלי. ישנן שתי סקלות זמן במקררים מחזוריים: זמן המעגל- מסומן ב-formula_23, וסקלת זמן פנימית - . באופן כללי, כאשר formula_24, נקבע שהמעגל פועל תחת תנאים קווזי-אדיאבטיים.
בגבול טמפרטורות נמוכות מתקיימים אפקטים קוונטיים. יחידת אנרגיה במכשיר תתואר על ידי formula_25 (לעומת formula_26 בגבול הקלאסי).
היעילות בגבול טמפרטורות זה מוגדרת להיות: formula_27, והיא תמיד קטנה יותר מיעילות מנוע קרנו formula_28.
בגבול טמפרטורות גבוהות- נסתכל במערכת האוסילטור ההרמוני הקוונטי, היעילות במצב המייצר כוח מקסימלי היא . ניתן לקבל תוצאה זו מתוך ענף בתרמודינמיקה העוסק במערכות תרמודינמיות שאינן הפיכות .
עבור זמני מעגל קצרים יותר, נוצרת תופעה המזכירה חיכוך, ודרוש כוח נוסף על מנת להאיץ את פעולת המערכת. דינמיקה כזו מתבטאת בהתפתחות של קוהרנטיות, הגורמת לתוספת בחיכוך. ניתן "לקוונטט" דינמיקה זו, ולהסיק מכך שניתן למצוא פתרונות ללא חיכוך לדחיסה/ההתרחבות האדיאבטית בזמן סופי. אם כן, נוכל לטעון שהמערכת היא אופטימלית רק ביחס לזמן המוקצב להעברת חום בה. פעולת המעגל ללא חיכוך, באופן אופטימלי, תושג רק כאשר ניתן לבטל את הקוהרנטיות.
במקרה של זמני המעגל הקצרים ביותר, formula_29, קוהרנטיות תורמת לכוח שמייצר המעגל.
ניתן לתאר מכונת שתי-פעימות קוונטית באמצעות מעגל אוטו המבוסס של שני קיוביטים (סיביות קוונטיות). לקיוביט אחד ישנה תדירות formula_30, ואילו לשני תדירות formula_31. פעימה אחת של המעגל- מורכבת ממצב של שיווי משקל חלקי של שני הקיוביטים עם מאגר חם ומאגר קר, במקביל. הפעימה השנייה של המעגל- מורכבת מהחלפה מלאה (או חלקית) של שתי הסיביות. פעולת ההחלפה היא פעולה הנוצרת על ידי טרנספורמציה המשמרת את האנתרופיה.
מעגל אוטו קוונטי הוא מעגל הזהה לזה שמשתמשים בו בתהליך של קירור מגנטי.
מנועים קוונטיים רציפים.
מנועים קוונטים רציפים הם האנלוג הקוונטי של טורבינות. ניתן להפיק עבודה על ידי צימוד לשדה חיצוני ומחזורי. בדרך כלל השדה הוא שדה אלקטרומגנטי. מכאן, ניתן להסיק שמנוע החום הוא מודל ללייזר. ישנם מודלים שונים, המאפיינים סוגים שונים של חומרים ומקורות חום. נחקרו מספר סוגי מנועים אשר בהם הצימוד הוא לאוסילטור הרמוני.
הפעולה המחזורית למעשה מפצלת את מבנה רמות האנרגיה של החומר עימו עובדים. הפיצול מאפשר למנוע הנקרא "מנוע רמה 2" לבצע צימוד, באופן סלקטיבי, לאמבט חום ולאמבט קור וזאת על מנת לייצר כוח. התעלמות מן הפיצול, בתהליך של גזירת משוואות התנועה, יהווה הפרה של החוק השני של התרמודינמיקה.
על מנת לתדלק מנועי חום קוונטיים נשקל השימוש בדלקים שאינם תרמיים. הרעיון: להגדיל את האנרגיה של האמבט החם, תוך שמירה על האנתרופיה שלו קבועה. מכשירים אלו, לעומת זה שתואר בפסקה הקודמת, אינם מפירים את החוק השני של התרמודינמיקה.
מנועי חום קוונטיים: דוגמאות.
מנוע חום קוונטי המורכב מאטום בודד.
מדענים מגרמניה הצליחו לצייר את אחד ממנועי החום הקטנים ביותר שהאנושות הצליחה לייצר (נכון ל-2015). מנוע חום זה מכיל חלקיק אחד בלבד: יון סידן.
המכשיר החדשני מספק כוח זעום, בוודאי קטן מכדי לספק אנרגיה למכשירים בהם אנו משתמשים ביום-יום. עם זאת, מדענים טוענים כי הצלחת ניסוי זה מהווה נדבך חשוב בפיתוחה של פיזיקה סטטיסטית: חקירת האופן שבו חום זורם בין מערכות מיקרוסקופיות.
כל מנוע חום, מעצם הגדרתו, ממיר אנרגיה תרמית (חום) לאנרגיה מכנית (תנועה). חום מגיע דרך תווך כלשהו, בדרך כלל גז, מגוף חם (או אמבט חום) כדי לבצע עבודה מכנית- למשל, הזזת בוכנה. החום בו לא נעשה שימוש ממשיך לזרום, לתוך אמבט קר. במנוע החום הזעיר: יון הסידן מהווה גם את התווך וגם את הבוכנה. האמבט החם מסופק באמצעות רעש חשמלי, ואילו את האמבט הקר מספקת אלומת לייזר.
כדי ליצור את המנוע, המדענים כלאו את היון (מדובר ביון חיובי של סידן, ממנו הוציאו אלקטרון אחד) בתוך מלכודת חשמלית דמוית משפך, המרוכבת מ-4 אלקטרודות. גודל המלכודת הוא כ-8 מילימטרים. הם חיממו את המלכודת באמצעות רעש - שדה חשמלי אקראי שכיוונו משתנה- שאותו מייצר סט אלקטרודות נוסף. הרעש מעביר אנרגיה ליון, גורם לו לרטוט בתוך המלכודות, ולהתקדם לכיוון קצהו הרחב של המשפך. כתוצאה מכך המנוע יוצר כוח. הרעש מכובה, ויון הסידן מאט. הוא מתקרר כתוצאה מהתנגשות עם חלקיקי אור שמספקת אלומת הלייזר, אשר עוברת דרך המלכודת באופן מתמשך. הקירור מאלץ את היון לחזור לצד הצר של המשפך, שם השדה החשמלי הוא החזק ביותר. וחוזר חלילה.
מכשיר זה קולט כ-1000 פוטונים בכל מחזור מהרעש- כמות זעירה של אנרגיה. אולם עדיין, האנרגיה הזו גבוהה "בפקטור של בערך 1000" (!) מכדי שניתן יהיה לצפות בתופעות קוונטיות אותנטיות.
"יהלום ירוק".
מנוע חום קוונטי נוסף, מורכב מפרוסת יהלום מרובעת שאורך צלעה 3 מילימטר. על הפרוסה מאירה קרן לייזר ירוקה ונקודתית.
אחת הסיבות לחקור את מנוע זה היא ההשערה כי בתנאים מסוימים ניתן להשתמש בתכונת הקוהרנטיות של מערכת קוונטית על מנת שהמנוע יפיק הספק גבוה יותר מזה של מנוע חום קלאסי. גבוה ככל שיהיה, הספק זה לא יעלה על ההספק של מנוע קרנו.
יהלום הוא גוש של אטומי פחמן שנדחס בלחץ גבוה ובטמפרטורה גבוהה. כתוצאה מכך אטומי היהלום מתקבעים במבנה מסודר. לעיתים היהלום מזוהם, כלומר חלק מאטומי הפחמן מוחלפים באטומים אחרים. הדבר משנה את תכונות היהלום. דוגמה לזיהום, אשר בה נתעסק, היא כאשר שני אטומי פחמן ביהלום מוחלפים באטום חנקן אחד בלבד, ונותר מקום ריק. נקרא לסידור זה סידור NV (קיצור של Nitrogen-Vacancy Center). דרך מרכזי NV אלו ניתן לצפות בהתנהגויות קוונטיות שונות.
כאשר מאירים על מרכז NV בלייזר ירוק הוא זוהר באור אדום. הבזק הלייזר מספק אנרגיה רבה למרכז ה-NV, חלק קטן ממנה דועך דרך גלים אקוסטיים העוברים בתווך. מרבית האנרגיה הנותרת נפלטת בתור אור אדום (האנרגיה של אור אדום קטנה מזה של אור ירוק). האנרגיה שנותרה - נפלטת בתור קרינת מיקרוגל (לה אנרגיה נמוכה אף יותר).
אם כן, ספק האנרגיה של המנוע (בהשוואה למאגר החם במנוע חום קלאסי) הוא הלייזר הירוק. העבודה היוצאת ממנוע זה קשורה דווקא בקרינת המיקרוגל. כיצד יודעים זאת? מקרינים על היהלום קרינת מיקרוגל ממקור חיצוני, ומדדו את עוצמת קרינת המיקרוגל הנפלטת ממנו. העוצמה הנפלטת שנמדדה גבוהה יותר מזו שהוקרנה, משמע היהלום הגביר את עוצמת הקרינה. לכן תתבצע עבודה על קרינת המיקרוגל, ובמובן זה מדובר במנוע חום.
המדענים שביצעו את הניסוי הצליחו לחלץ מן המנוע הקוונטי הזה ביצועים טובים יותר מזה של מנוע חום קלאסי דומה, ומכאן שהשערתם אוששה.
Belmedpreparaty
Belmedpreparaty הוא שמה של אחד ממפעלי התרופות הממשלתיים הגדולים בבלארוס, המוביל את שוק התרופות הבלארוסי. הוקם ב-1929 כמפעל התרופות הבלארוסי.
החברה מבצעת ייצור ותעשייה סיטונאית של תרופות מייצור עצמי על בסיס רישיונות שהונפקו על ידי משרד הבריאות של בלארוס. היא בבעלותה המלאה של הרפובליקה של בלארוס והיא חלק מחברת האחזקות בלפרמפרום.
כושר הייצור של החברה כולל 14 קווי ייצור ו-6 סדנאות עזר באתרי הייצור במינסק, לידא וסקידל, ששטחן הכולל יותר מ-20 דונם.
כיום "Belmedpreparaty" מספק תרופות ליותר מ-27 מדינות בעולם, כולל חבר המדינות, כמו גם למדינות האיחוד האירופי, אסיה, אפריקה, אמריקה ואוסטרליה והוא אחד היצרנים של החיסון הרוסי נגד הקורונה, Gam-COVID-Vac.
ג'ה חאליב
בחטיאר ממאדוב (נולד ב-29 בספטמבר 1993), המכונה ג'ה חאליב הוא ראפר, זמר ומפיק תקליטים קזחי.
ביוגרפיה.
בחטיאר ממאדוב נולד ב-29 בספטמבר 1993 באלמטי לאב אזרי ולאם קזחית. הוא למד מוזיקולוגיה וניהול בקונסרבטוריון הלאומי של קזחסטן.
כשהחל את קריירת הסולו שלו, הוא קיבל את שם הבמה "ג'ה חאליב". לדבריו, חאליב הוא שם פיקטיבי, ואילו ג'ה הוא שמו של האל רסטפארי. בין עבודותיו המוקדמות, הפופולריות ביותר היו "Твои сонные глаза", "SnD", "Сжигая дотла" ו-"Ты для меня". זמן קצר לאחר מכן גברה הפופולריות שלו מחוץ לקזחסטן. הוא הוציא בשנת 2016 את אלבום הסולו הראשון שלו בשם "Если че, я Баха".