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Los científicos encuentran la manera de cosechar energía limpia de nada más que el aire: ScienceAlert

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Los científicos encuentran la manera de cosechar energía limpia de nada más que el aire: ScienceAlert

Los ingenieros demostraron algo maravilloso. Se puede utilizar casi cualquier material para crear un dispositivo que obtenga energía continuamente del aire húmedo.

No es un desarrollo listo para la aplicación práctica, pero supera, según sus creadores, algunas de las limitaciones de otras cosechadoras. Todo el material necesario debe llenarse con nanoporos de menos de 100 nanómetros de diámetro. Tiene aproximadamente una milésima parte del ancho de un cabello humano, por lo que es más fácil decirlo que hacerlo, pero mucho más simple de lo esperado.

Dicho material puede recolectar electricidad generada por gotas de agua microscópicas en el aire húmedo, según un equipo dirigido por el ingeniero Xiaomeng Liu de la Universidad de Massachusetts Amherst.

Llamaron a su descubrimiento «el efecto Air-gen genérico».

«El aire contiene una enorme cantidad de electricidad», dice el ingeniero Jun Yao de la Universidad de Massachusetts Amherst.

«Piense en una nube, que no es más que una masa de gotas de agua. Cada una de estas gotas contiene una carga, y cuando las condiciones son las adecuadas, la nube puede producir rayos, pero no sabemos cómo recolectar electricidad de manera confiable». que hemos hecho es crear una pequeña nube hecha por el hombre que produce electricidad para nosotros de manera predecible y continua para que podamos recolectarla.

Si Air-gen suena familiar, es porque el equipo desarrolló previamente un recolector de energía del aire. Sin embargo, su dispositivo anterior se basaba en nanocables de proteína cultivados por una bacteria llamada Geobacter sulfurreducens.

Bueno, resulta que la bacteria no es necesaria.

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“Lo que logramos después de hacer el geobacteria El descubrimiento es que la capacidad de generar electricidad a partir del aire -lo que entonces llamamos el «efecto Air-gen»- resulta ser genérica: literalmente, cualquier tipo de material puede recolectar electricidad del aire, siempre que tenga una determinada propiedad. , » yao explica.

Impresión artística de un dispositivo Air-gen. (Estudio de Derek Lovley/Ella Maru)

Esta propiedad son los nanoporos, y su tamaño se basa en el camino libre medio de las moléculas de agua en el aire húmedo. Esta es la distancia que una molécula de agua puede viajar en el aire antes de chocar con otra molécula de agua.

El dispositivo Air-gen genérico está hecho de una película delgada de material, como celulosa, proteína de seda u óxido de grafeno. Las moléculas de agua en el aire pueden penetrar fácilmente en los nanoporos y moverse desde la parte superior de la película hasta el fondo, pero chocan con los lados del poro a medida que se mueven.

Estas transferencias cargan el material, produciendo acumulación, y debido a que entran más moléculas de agua en la parte superior de la película, se produce un desequilibrio de carga entre los dos lados.

Esto produce un efecto similar al que vemos en las nubes que producen relámpagos: el aire ascendente crea más colisiones entre las gotas de agua en la parte superior de una nube, lo que resulta en un exceso de carga positiva en las nubes superiores y un exceso de carga negativa en las nubes inferiores.

En este caso, la carga podría redirigirse potencialmente para alimentar pequeños dispositivos o almacenarse en alguna batería.

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Por el momento, es sólo en su infancia. La película de celulosa que probó el equipo tenía una salida de voltaje espontánea de 260 milivoltios en el entorno ambiental, mientras que un teléfono celular requiere una salida de voltaje de alrededor de 5 voltios. Pero la delgadez de las películas significa que podrían apilarse para escalar los dispositivos Air-gen para hacerlos más prácticos.

Y el hecho de que puedan estar fabricados con diferentes materiales hace que los dispositivos puedan adaptarse al entorno en el que se vayan a utilizar, según los investigadores.

«La idea es simple, pero nunca se ha descubierto antes, y abre todo tipo de posibilidades». yao dice. “Podrías imaginar cosechadoras hechas de un tipo de material para ambientes de selva tropical y otro para regiones más áridas”.

El siguiente paso sería probar los dispositivos en diferentes entornos y también trabajar en escalarlos. Pero el efecto genérico Air-gen es real y las posibilidades que representa son esperanzadoras.

«Es muy emocionante» Liu dice. “Estamos abriendo una gran puerta para recolectar electricidad limpia de la nada”.

La investigación ha sido publicada en Materiales avanzados.

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Los astrónomos creen haber comprendido cómo y cuándo se formó la mancha roja de Júpiter

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Los astrónomos creen haber comprendido cómo y cuándo se formó la mancha roja de Júpiter
Agrandar / Imagen mejorada de Juno de la Gran Mancha Roja de Júpiter en 2018. Probablemente no sea la misma que la observada por Cassini en el siglo XVII.

El planeta Júpiter es particularmente conocido por su Gran Mancha Roja, un vórtice giratorio en la atmósfera del gigante gaseoso que existe desde al menos 1831. Pero cómo se formó y su edad siguen siendo temas de debate. Los astrónomos del siglo XVII, incluidos Giovanni Cassini, también informaron de un punto similar en sus observaciones de Júpiter, al que denominaron «punto permanente». Esto llevó a los científicos a preguntarse si el lugar observado por Cassini era el mismo que vemos hoy. Ahora tenemos la respuesta a esta pregunta: las manchas no son iguales, según un nuevo papel publicado en la revista Geophysical Research Letters.

«A partir de mediciones de tamaños y movimientos, dedujimos que es muy poco probable que la Gran Mancha Roja actual sea la 'Mancha Permanente' observada por Cassini», dijo el coautor Agustín Sánchez-Lavega de la Universidad del País Vasco en Bilbao, España. «La 'Mancha Permanente' probablemente desapareció entre mediados del siglo XVIII y XIX. En este caso, ahora podemos decir que la longevidad de la Mancha Roja supera los 190 años».

El planeta Júpiter era conocido por los astrónomos babilónicos de los siglos VII y VIII a. C., así como por los antiguos astrónomos chinos; Las observaciones de este último darían lugar finalmente al zodíaco chino en el siglo IV a. C., con su ciclo de 12 años basado en la órbita del gigante gaseoso alrededor del Sol. En 1610, ayudado por la aparición de los telescopios, Galileo Galilei observó las cuatro lunas más grandes de Júpiter, reforzando así el modelo heliocéntrico copernicano del sistema solar.

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(a) Pintura de Júpiter de 1711 de Donato Creti que muestra la mancha rojiza permanente.  (b) 2 de noviembre de 1880, dibujo de Júpiter realizado por EL Trouvelot.  (c) 28 de noviembre de 1881, dibujo de TG Elger.
Agrandar / (a) Pintura de Júpiter de 1711 de Donato Creti que muestra la mancha rojiza permanente. (b) 2 de noviembre de 1880, dibujo de Júpiter realizado por EL Trouvelot. (c) 28 de noviembre de 1881, dibujo de TG Elger.

Dominio publico

Es posible que Robert Hooke observara el «punto permanente» ya en 1664, seguido por Cassini un año después y varias otras observaciones hasta 1708. Luego desapareció de los registros astronómicos. Un farmacéutico llamado Heinrich Schwabe hizo el primer dibujo conocido de la mancha roja en 1831, y en 1878 volvió a ser muy prominente en las observaciones de Júpiter, desapareciendo nuevamente en 1883 y principios del siglo XX.

Quizás el lugar no sea el mismo…

¿Pero era ésta la misma mancha permanente que había observado Cassini? Sánchez-Lavega y sus coautores se propusieron responder a esta pregunta, revisando fuentes históricas, incluidas las notas y dibujos de Cassini del siglo XVII, así como observaciones astronómicas más recientes, y cuantificando los resultados. Hicieron una medición año tras año del tamaño, elipticidad, área y movimientos de la Mancha Permanente y la Gran Mancha Roja, desde los primeros avistamientos registrados hasta el siglo XXI.

El equipo también realizó varias simulaciones numéricas por computadora probando diferentes modelos del comportamiento de los vórtices en la atmósfera de Júpiter, que probablemente sean la causa de la Gran Mancha Roja. Es esencialmente una tormenta anticiclónica masiva y persistente. En uno de los modelos probados por los autores, la mancha se forma después de una gran tormenta. Alternativamente, varios vórtices más pequeños creados por la cizalladura del viento podrían haberse fusionado, o podría haber habido inestabilidad en las corrientes de viento del planeta que dieron como resultado una célula atmosférica alargada y con forma de punto.

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Sánchez-Lavega et al. Llegó a la conclusión de que la Mancha Roja actual probablemente no sea la misma que observaron Cassini y otros en el siglo XVII. Argumentan que la mancha permanente había desaparecido a principios del siglo XVIII y que en el siglo XIX se había formado una nueva mancha, la que vemos hoy, por lo que tiene más de 190 años.

Comparación entre la Mancha Permanente y la Gran Mancha Roja actual.  (a) Diciembre de 1690. (b) Enero de 1691. (c) 19 de enero de 1672. (d) 10 de agosto de 2023.
Agrandar / Comparación entre la Mancha Permanente y la Gran Mancha Roja actual. (a) Diciembre de 1690. (b) Enero de 1691. (c) 19 de enero de 1672. (d) 10 de agosto de 2023.

Dominio público/Eric Sussenbach

¿Pero tal vez ese sea el caso?

Otros, como el astrónomo Scott Bolton, del Southwest Research Institute de Texas, no están convencidos de esta conclusión. “Lo que creo que podemos ver no es tanto que la tormenta se haya alejado y haya llegado una nueva casi al mismo lugar”, añadió. le dijo a New Scientist. «Sería una gran coincidencia si esto sucediera exactamente en la misma latitud, o incluso en una latitud similar. Podría ser que lo que en realidad estemos observando sea la evolución de la tormenta».

Las simulaciones numéricas excluyeron el modelo de fusión de vórtices para la formación de la mancha; es mucho más probable que esto se deba a que las corrientes de viento producen una capa atmosférica alargada. Además, en 1879 la Mancha Roja medía aproximadamente 24.200 millas (39.000 kilómetros) en su eje más largo y hoy mide aproximadamente 8.700 millas (14.000 kilómetros). Así, en las décadas siguientes, la mancha se redujo y se volvió más redonda. Las observaciones más recientes de la misión Juno también revelaron que la mancha es delgada y poco profunda.

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La cuestión de por qué la Gran Mancha Roja se está reduciendo sigue siendo un tema de debate. El equipo planea realizar más simulaciones destinadas a replicar la dinámica de contracción y predecir si la mancha se estabilizará en un cierto tamaño y permanecerá estable o eventualmente desaparecerá, como probablemente sucedió con la mancha permanente de Cassini.

Cartas de investigación geofísica, 2024. DOI: 10.1029/2024GL108993 (Acerca de los DOI).

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Superficie: lo que se puede comprar por unos 1.250.000 dólares

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Superficie: lo que se puede comprar por unos 1.250.000 dólares

Llegar

O: 24824 Carretera estadounidense 93

Premio: $1.250.000

Qué: Casa de dos dormitorios y dos baños.

Pies cuadrados: 1.300

Ubicada sobre el lago Flathead, esta casa renovada con buen gusto ofrece impresionantes vistas del lago, las montañas Mission y la isla Wild Horse. Disfrute de 113 pies de frente al lago, que incluyen un muelle con estructura de metal, un elevador para botes, una playa privada y un afloramiento de roca natural. La casa también tiene una gran terraza y un balcón. Frontera occidental de Engel & Volkers

Número MLS: 30028614

tenedor grande

O: 740 Wolf Creek Drive.

Premio: $1,295,000

Qué: Casa de tres dormitorios y tres baños.

Pies cuadrados: 3.012

Este retiro abierto durante todo el año está ubicado en 3,14 acres en un entorno privado con 581 pies de frente al río Swan. La casa tiene un plano de planta abierto, techos abovedados y grandes ventanales que ofrecen vistas panorámicas al río. También cuenta con una chimenea rústica de leña y un altillo elevado con una acogedora zona de estar. Glaciar Sotheby's International Realty

Número MLS: 30028172

kalispell

O: 344 Aguas sin gas Lp.

Premio: $1,275,000

Qué: Casa de cinco dormitorios y cinco baños.

Pies cuadrados: 3.840

Esta casa se encuentra en un lote grande con un ambiente campestre y grandes vistas, pero aún está cerca de todas las comodidades de Kalispell. Cuenta con un diseño cómodo y buscado con una nueva cocina gourmet ideal para el entretenimiento. La propiedad cuenta con un muelle privado en el río Stillwater, perfecto para nadar, pasear en bote y pescar. Rével Immobilier

Número MLS: 30026866

kalispell

O: 152 Unidad con vista al río.

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Premio: $1,275,000

Qué: Casa de cuatro dormitorios y cuatro baños.

Pies cuadrados: 5.502

Ubicada en River View Greens, uno de los vecindarios más atractivos en el corazón de Kalispell, esta impresionante casa hecha a medida está ubicada en el octavo tee del campo de golf Buffalo Hill. Cuenta con techos altos, ventanales y una cocina de concepto abierto con encimeras de granito. La casa también incluye dos espacios de oficina y un garaje climatizado para tres coches. RE/MAX Vista al río

Número MLS: 30020184

Romy Caro, agente de PureWest Real Estate, ha sido agente de bienes raíces desde 2004. Su experiencia incluye la venta de propiedades residenciales, terrenos, frente al mar, vacacionales y recreativas. Ya sea que esté listo ahora o simplemente esté considerando tomar decisiones inmobiliarias, comuníquese con Romy al [email protected].

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