Welcher Wert liegt der nach der Carnot-Grenze mindestens benötigten Leistung am nächsten, um 1 µW Wärme aus einer 10-mK-Stufe zu pumpen und bei 300 K abzugeben?

Antwort: B. Etwa 30 mW

Für eine Carnot-Kältemaschine beträgt die benötigte Leistung W = Q × (T_H − T_C)/T_C = 1 µW × (300 − 0,01)/0,01 ≈ 30 mW. Dasselbe 1 µW auf einer 4-K-Stufe bräuchte nur etwa 74 µW; Wärme abzuführen wird also auf kälteren Stufen um Größenordnungen teurer. Die Kühlleistung der kältesten Stufe eines realen Verdünnungskryostaten liegt bei 20 mK grob bei zehn bis einigen zehn µW, weit weniger als die der 4-K-Stufe (etwa 1 W); über die Verdrahtung einströmende Wärme und die Abwärme von Schaltungen werden daher auf einer möglichst warmen Stufe abgeführt. Aus demselben Grund werden Steuerschaltungen, die bei kryogenen Temperaturen betrieben werden, meist auf einer Stufe von etwa 4 K untergebracht.