Material de cambio de fase termoeléctrico orgánico

Así que estaba diseñando algunos extraterrestres que exhalan aire más frío que el que toman y una persona me dio una sugerencia realmente genial, usando materiales de cambio de fase en la composición de la criatura para absorber el calor del aire. Al buscar materiales de cambio de fase, vi que GeSb 2 Te 4 es uno que también puede contener datos (no estoy seguro de si eso sería útil o no), pero mi pensamiento fue, hey, el germanio es similar al carbono y si el silicio es similar al carbono y puede incorporarse a algunos microorganismos, tal vez el germanio pueda, mientras está unido a los otros dos elementos para hacer posible la criatura de cambio de fase.

Entonces mi pregunta es ¿puede GeSb 2 Te 4 ser utilizado como base para una bioquímica para lograr razonablemente este objetivo, y si no, ¿sería una mejor alternativa (preferiblemente usando hidrocarburos)?

Está mezclando conceptos: no todas las moléculas que contienen carbono son orgánicas, tome la piedra caliza CaCO3. Lo mismo para su material....
@Renan No es un engaño, esta es una pregunta de seguimiento dirigida a un compuesto específico.
@kingledion Ya veo. Me retracté de mi voto de cierre y votaré para reabrir si este se cierra.

Respuestas (3)

Usa hielo de agua

Esta criatura obtiene su energía a través del efecto Seebeck : una diferencia de temperatura hace que diferentes portadores de corriente se separen unos de otros. Los portaaviones serían entonces neutralizados en ambos extremos; por ejemplo, NADPH y ATP son generados por el voltaje combinado de una pila termoeléctrica. Luego, el material se usa para cosas como la fijación de carbono y la producción de azúcares, o para el movimiento.

La criatura viviría en algún lugar con un gradiente de temperatura muy alto o podría transportar una gran cantidad de hielo a la vez.

Uno de esos lugares son los extremos y costados de los glaciares. La criatura se atiborraría de hielo glacial cuando, por la noche, se alejara del glaciar, luego usaría esta energía fría almacenada para generar NADPH y ATP utilizables a través del efecto Seebeck al respirar aire caliente. el hielo se derrite, enfriando el aire que pasa a través de la criatura, luego la diferencia de temperatura se usa para crear energía.

La percepción de que esta criatura exhala más frío de lo que inhala sería una ilusión porque en las regiones más cálidas, cuando estas criaturas salen durante el día para generar energía, es más probable que se las vea, cace o sienta.

No creo que lo que estás proponiendo sea termodinámicamente posible.

Si son más fríos que el aire, sí, incluso pueden absorber energía de la diferencia, y ambos terminan cerca de una temperatura intermedia.

Pero, si están a la misma temperatura (o peor aún, a una más alta), deberían gastar energía para enfriar el aire. Están luchando contra la tendencia del equilibrio. Entonces, si están expulsando el aire más frío que antes, deberían gastar otra fuente de energía (como química) y luego calentarse aún más.

Es por eso que su sistema de aire acondicionado gasta electricidad, en lugar de ganarla.


Editar: no hay energía útil en alta temperatura , sino en la diferencia de temperatura (ver efecto termoeléctrico , como ejemplo). Y se puede utilizar cuando a través de temperaturas de nivelación de intercambio de calor. Entonces, para absorber energía, los dos cuerpos deben tender a una temperatura intermedia:

Equilibrio termal Temperatura a lo largo del tiempo

Entonces, hay dos opciones para absorber energía:

  1. La forma viva es más caliente que el aire, y ambos terminan más cerca de una temperatura intermedia. Digamos que la forma viva está a 38 ºC (y produciendo calor) y el aire a -10 ºC. En algún momento pueden estar a 35 ºC y el aire a 0ºC, y si continúan intercambiando calor a 32 ºC y 10 ºC, y así hasta que ambos tengan la misma temperatura (los números no son necesariamente realistas). Este no es su escenario, porque el aire se calienta, no se enfría.
  2. La forma viva es más fría que el aire. Es lo mismo, pero los cuerpos están invertidos. Esto se parece más a tu escenario, porque el aire se vuelve más frío. Pero, la forma viva debería ser más fría que el aire anteriormente y terminar más caliente que antes (pero generalmente no más caliente que el aire).

Los problemas con el caso 2 son:

  1. Deben estar más fríos que el aire antes de nacer, lo que implica cierta energía (la misma o mucha energía que la absorbida). ¿De dónde salió esa energía?
  2. Eventualmente alcanzan la temperatura del aire y ya no pueden intercambiar temperatura.

Expanda 2, OPCIONES .

  • Si prioriza el cambio de fase, puede hacerlo:
    • Conversión directa de energía química (alimentos) en calor .
  • Si prioriza el aire fresco, puede hacerlo de la siguiente manera:
    • Requisito de conservación de enzimas . Me imagino una criatura que evolucionó originalmente en un lugar frío, pero luego comenzó a vivir en lugares cada día más cálidos (presiones para moverse, tal vez porque el nicho estaba lleno, tal vez por el cambio climático). Pero algunas enzimas muy importantes no pueden evolucionar fácilmente para adaptarse a nuevas temperaturas, por lo que evolucionan para conservar una temperatura más fría en algún lugar de su cuerpo a costa de mucha energía y calentando otras partes de su cuerpo.
    • Adaptación a dos climas : Similar a la anterior, pero la criatura aún vive en lugares fríos y de vez en cuando tiene que mudarse a lugares más cálidos. Eso explica por qué la evolución prioriza las enzimas de baja temperatura, pero requiere algún mecanismo que permita vivir en temperaturas "extremas" (por su naturaleza) como una excepción. Un lugar frío puede ser incluso el espacio, aunque es más complejo*.
    • Una extraña necesidad química de las bajas temperaturas, como esta . Si evolucionan a baja temperatura. lugar, sería difícil cambiar esto si tienen un sistema crítico/necesitan usar este tipo de reacción.
    • Otras razones del requerimiento de frío: tal vez tenga un mecanismo de ataque para congelar a sus presas y/o un mecanismo de defensa. por congelar a sus depredadores.
  • Si quieres priorizar ambos, tienes que renunciar a estar basado en la ciencia .
Bueno, el objetivo es una criatura de sangre fría que absorba el calor y lo convierta en energía cinética para los procesos de mantenimiento de la vida y, como resultado, el aire que exhala es más frío.
@ user45751 Amplio mi respuesta para aclarar.
@ESL, ¿no podría la criatura gastar energía adicional para su actividad de refrigeración, por ejemplo, energía derivada de los alimentos?
Sí. Como te explico, debes gastar energía para aumentar la diferencia de temperatura. Pero no cumple con la solicitud de OP. Ampliaré con opciones.

¿Quieres una mejor alternativa? Aquí hay uno que en realidad es (técnicamente) un Carbohidrato; Etilenglicol . Entre otras cosas, su uso principal es como refrigerante de radiadores en la sociedad moderna, que cuando se llega al fondo suena como el tipo de cosas que se esperaría que hiciera un material de cambio de fase.

Además de eso, también es un ingrediente principal para algunos PSM 'inteligentes' , como el basado en germanio.

Solo hay una trampa; es tóxico para los humanos. Muy tóxico en realidad. Lo que eso significa es que tendría que haber una bioquímica sustancialmente diferente a la fisiología humana para que estas cosas funcionen dentro de un cuerpo vivo, pero es más probable que suceda que el germanio por varias razones;

1) Disponibilidad de los elementos
Una de las razones por las que la vida terrestre se basa en el carbono es porque hay mucho carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, hierro, etc. en el universo. Debido a que son elementos comunes, si la vida se puede formar en el universo, es mucho más probable que se base en el carbono que (digamos) en el silicio o en el germanio. Eso significa que es más probable que el etilenglicol (como un compuesto de CHO) exista o se forme naturalmente en otro planeta que un compuesto que incluye germanio, especialmente en cantidades que pueden sostener una biomasa grande y próspera.

2) Compuestos V. Elementos
En pocas palabras, puede hacer mucho más en términos de diversidad de materiales si se enfoca en los compuestos en lugar de introducir nuevos elementos. Si observa la mayoría de las drogas y otras sustancias que tienen un impacto material en nuestra salud y/o comportamiento, muchas de ellas son compuestos de CHNO, o algún subconjunto de los mismos. Esto se debe a que nuestra fisiología ya usa estos elementos en varias formaciones compuestas, por lo que las drogas u otras sustancias ya están diseñadas para interactuar con nuestra química interna. La introducción de nuevos elementos en una forma de vida basada en el carbono solo funciona si esos elementos pueden interactuar con los compuestos de CHNO para crear algo aún más nuevo.

Asi que; lo que estás sugiriendo puede funcionar y, de hecho, podría ser un sistema de extracción de energía en un planeta donde no existe la fotosíntesis. En tal caso, su criatura necesita energía y, de hecho, puede extraerla directamente de la atmósfera de un planeta caliente. En tal caso, es posible que la fisiología ni siquiera sea energía química basada en la forma convencional, sino que puede tener una reacción exotérmica interna que extrae el calor del etilenglicol, lo que significa que solo necesita "alimento" para la nutrición, no para la energía.

Como tal, puedo ver una criatura de este tipo que existe en la superficie de Venus, por ejemplo, donde el calor y la presión podrían matar a una planta convencional, pero una criatura como esta podría existir más arriba en la estratosfera, convirtiendo la energía térmica a su alrededor en cuerpo interno. energía y luego consumir cualquier nutrición que necesite de esa misma formación de nubes.

¿Crees que este modelo podría funcionar para una criatura consciente y, en cambio, usa esta habilidad para funcionar en climas fríos mientras tiene sangre fría?
Estaba pensando en este tipo de criatura, un planeta con una temperatura extraña y puede estar en cualquier temperatura extrema, por lo que esta adaptación en la criatura le permite sobrevivir mientras tiene sangre fría.
¿Crees que eso funcionaría?
No veo que esta capacidad funcione en climas fríos porque el intercambio de calor allí sería muy ineficiente; en primer lugar, no hay mucho calor para extraer de la atmósfera. La sangre fría y caliente funciona para nosotros porque usamos reacciones exotérmicas para extraer energía de los alimentos, pero en este caso veo que el modelo funciona más como una forma de extraer energía latente del entorno donde el calor es más abundante que las reservas de energía química. La criatura probablemente tendría una capa dérmica saturada con etilenglicol que luego 'alimenta' sus células internas.
Pero, ¿podría funcionar esto para una criatura que reduce la temperatura del aire que exhala?
Difícil. Si bien tiendo a estar de acuerdo con la respuesta de ESL en ese sentido, puedo ver que podría usar un PCM para absorber calor que luego podría ser utilizado por el organismo como energía, pero el punto de ESL sobre la temperatura de equilibrio es convincente en este caso. Las criaturas de sangre fría son más activas en el calor porque sus cuerpos absorben el calor latente hasta el equilibrio y por eso necesitan menos comida que las criaturas de sangre caliente. Para no comer, tu criatura estaría exhalando aire más frío porque ha absorbido parte del calor latente, pero solo en un mundo caliente.
Bueno, sí, solo estoy buscando algo para hacer que esto se vea más creíble y si el clima normal de la Tierra es cálido en comparación con su clima natural que da esa habilidad, tal vez eso funcione, gracias por su ayuda por cierto y la genial fotosíntesis. idea de reemplazo