¿Por qué no podemos transducir el ruido en electricidad?

Answer 1

Su pregunta sugiere que está interesado en convertir el sonido ambiental en energía, pero me gustaría discutir una idea estrechamente relacionada: convertir el ruido térmico eléctrico en energía útil.

La respuesta corta: no puedes.

Cada objeto por encima del cero absoluto produce ruido térmico a través de vibraciones moleculares. Incluso una resistencia ordinaria produce una potencia de ruido igual a kTB: k es la constante de Boltzmann (1.38e-23 J / K), T es la temperatura absoluta en kelvins y B es el ancho de banda en hertzios.

A temperatura ambiente (300K) esto es aproximadamente 4 femtovatios (4e-15 vatios) en un ancho de banda de 1 MHz. Pequeño, pero no cero; ¿Podríamos rectificar ese ruido en corriente continua útil?

No. Para hacerlo, necesitarías un diodo ideal, uno que conduzca para un voltaje positivo arbitrariamente pequeño y se apague con voltajes negativos arbitrariamente pequeños. Un diodo real solo se aproxima a este comportamiento. Su corriente en realidad varía exponencialmente con el voltaje, por lo que no hay transición repentina a cero voltios. Además, debido a que requiere una caída de voltaje que no sea cero para conducir, necesariamente disipa algo de energía mientras lo hace.

La característica de corriente / voltaje de un diodo varía con la temperatura, y si hacía mucho frío, la transición sería lo suficientemente aguda como para rectificar el ruido producido por una resistencia de temperatura ambiente. En teoría, al menos.

Aquí funciona una de las leyes más fundamentales de la naturaleza: la segunda ley de la termodinámica. Dice que es imposible producir energía útil a partir del calor a menos que arroje parte de esa energía térmica en un sumidero térmico más frío que la fuente.

En otras palabras, un diodo de temperatura ambiente ideal es imposible, porque podría usarlo para violar la segunda ley de la termodinámica.

Answer 2

Convertimos el sonido en electricidad todo el tiempo, más comúnmente con un micrófono.

Pero el ruido es intermitente o variable. Hay muy pocas situaciones en las que haya un nivel constante y constante de ruido.

Eso significa que un convertidor de ruido a eléctrico produciría un patrón de picos de electricidad variados. Ahora, la electricidad no es algo que puedas almacenar. La electricidad se usa cuando se produce, o alternativamente, se produce solo cuando se va a usar.

Es difícil pensar en un dispositivo práctico en el que desearíamos funcionar solo cuando haya una explosión de ruido, y cuyo funcionamiento sea proporcional al volumen o la cantidad de ruido.

Podría alimentar un dispositivo de este tipo para que cargue una batería de almacenamiento, pero luego enfrenta el problema de cuánta energía podría capturar y cómo usaría la batería.

En cualquier caso, la cantidad de electricidad que podría generar a partir del ruido es bastante baja. Un grito de buen tamaño apenas haría que una bombilla brillara por una fracción de segundo.

Es posible que pueda cargar parcialmente la batería de un automóvil, con el ruido de un día desde una concurrida intersección de la ciudad de Nueva York. ¿Pero qué lograría eso? La necesidad principal en la intersección no es eliminar el ruido en busca de energía de la batería, sino controlar y limitar el ruido en primer lugar, y la supresión del ruido cuando ocurre.

La mayoría del ruido se convierte en calor, ya sea energizando y agitando las moléculas de aire, o energizando las moléculas de las paredes de ladrillo y otras barreras sólidas. Intentar desviar eso a la electricidad, plantea la pregunta de cuál es el costo del equipo necesario, en comparación con el valor de la electricidad creada. Puede estar seguro de que es una transacción de valor negativo.

Answer 3

Con el ruido de fondo no tenemos oportunidad, nuestros oídos son un micrófono muy bueno, capaz de detectar presión, solo 20uPa (micropascales) y detectamos sonido, solo 10 ^ -12 vatios / m2. Sido 10ooo uPa una conversación típica (55 dB SPL)

La única oportunidad es la vibración mecánica de la calle, las ventanas y nuestros movimientos de traslación mecánica. Ver:

El dispositivo piezoeléctrico recoge energía del sonido.

¿Se puede convertir el sonido en energía útil?

Si estás en un teléfono con batería baja, tal vez un pequeño grito podría ayudar a Gadget a usar ondas de sonido convertidas en el habla para cargar tu móvil

Answer 4

los micrófonos hacen eso.

El problema es que no hay mucha energía en ningún sonido que no mate físicamente al oyente.

Una simple célula solar es mucho más barata y más poderosa.

wle

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