EXPERIMENTELLE ÜBERPRÜFUNG DER NICHT-ALLGEMEINHEIT DES KELVIN-AXIOMS

Kapitel 1 – Einführung

Das im eBook „Unfinished Book on the Energy oft he Environment“ (Unvollendete Buch über Umweltenergie) beschriebene Experiment, das zeigt, dass das Axiom in Bezug auf das zweite Prinzip der Thermodynamik nicht allgemein gültig ist, kann auf einfachere Weise durchgeführt werden, wobei das bisher verwendete elektronische Voltmeter Hewlett-Packard HP3455A weiter verwendet wird.

Das erste Experiment wurde durchgeführt, indem die Temperatur des Ofens auf etwa 500 °C erhöht wurde, um ein ähnliches Experiment zu replizieren, das von dem Wissenschaftler Philip Hardcastle beschrieben wurde. Im ersten Experiment wurde es als nicht angemessen erachtet, die 3Q4-Rohre über die entsprechenden Anschlussbuchsen in Reihe zu schalten, da befürchtet wurde, dass der Sauerstoff in der Luft bei dieser Temperaturstufe die elektrische Durchgängigkeit der Verbindungsstellen beeinträchtigen und die Ergebnisse verfälschen könnte.

In diesem ersten Experiment wurden daher die elektrischen Verbindungen, die erforderlich waren, um die thermionischen 3Q4-Rohre in Reihe zu schalten, hergestellt, indem Leiterdrähte durch Löten bei einer Temperatur von etwa 1.000 °C direkt an die Sockel der thermionischen Rohre angebracht wurden.

Durch das nachstehend beschriebene Verfahren zur Durchführung des Experiments wurde vermieden, das oben erwähnte Hartlötverfahren anzuwenden – dies ist ein erster Vorteil, da dieses Verfahren nicht einfach durchführbar ist und häufig die thermionischen Rohre zerstört.

Sehen Sie hierzu die Videos auf dem folgenden YouTube-Kanal:

Kapitel 2 – Praktische Durchführung des vereinfachten Experiments und Anweisungen zur Wiederholung des Experiments.

Der Erfahrung zufolge ist es nicht erforderlich, die Ofentemperatur auf 500 °C zu erhöhen, da festgestellt wurde, dass die elektrischen Spannungen, die aus 24 in Reihe geschalteten thermionischen 3Q4-Rohren entstehen, ab einer Temperatur von 200–250 °C messbar werden und exponentiell über 300 °C ansteigen.

Da die maximale Temperatur des Experiments auf knapp über 300 °C gehalten werden konnte, war es möglich, 24 thermionische 3Q4-Rohre mit den entsprechenden Anschlussbuchsen zu montieren. Die Innenverbindungen zwischen den 24 thermionischen 3Q4-Rohren wurden durch Weichlöten mit einer Metalllegierung aus Zinn, Silber und Kupfer mit einem Schmelzpunkt von etwa 400 °C hergestellt.

Auf diese Weise ergibt sich der zusätzliche Vorteil, nachweisen zu können, dass es sich hier nicht um eine Täuschung oder einen Trick handelt, da das Experiment einfach und vollständig zerlegt werden kann.

Die folgende Abbildung zeigt die vollständige Gruppe der 24 3Q4-Rohre.

Der Einfachheit halber nennen wir diese Gruppe von Elementen „System“.

Der Schaltplan des Systems ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das System kann in einem Ofen erhitzt werden. Alternativ kann das System zwischen zwei übereinander angeordneten elektrischen Brennern eingesetzt werden.

Die folgende Abbildung zeigt die letztere Version, die ausdrücklich zu Demonstrationszwecken umgesetzt wurde, da sie leicht überprüft werden kann, um zu zeigen, dass es sich nicht um einen Trick handelt.

Abbildung

Wenn man das System über einen längeren Zeitraum erhitzt, empfiehlt es sich, etwas Inertgas wie Stickstoff oder Kohlendioxid in den Ofen zu leiten. Auf diese Weise kann eine Oxidation der elektrischen Anschlüsse der Buchsen und der Füße der thermionischen Rohre vermieden werden. In diesem Fall würde die Wiederholbarkeit des Experiments beeinträchtigt.

Die beiden Leiterdrähte, die den vom System generierten elektrischen Strom zum Eingang des Voltmeters führen, müssen die gleiche Zusammensetzung haben und daher aus zwei Abschnitten bestehen, die aus einer einzelnen Charge Leiterdraht wie Kupfer oder vorzugsweise Silber (wie im Experiment) stammen.

Diese Vorsichtsmaßnahme wird ergriffen, um Hypothesen einiger Kritiker vorzubeugen, die behaupten, dass der gemessene elektrische Strom nicht vom Phänomen der thermionischen Emission, sondern vom thermoelektrischen Effekt herrührt.

Dieser Effekt tritt auf, wenn zwei Metalldrähte unterschiedlicher Zusammensetzung miteinander verbunden werden und die Verbindungsstelle in Bezug auf die gegenüberliegende Seite, an der das Voltmeter angeschlossen ist, erwärmt wird.

Dieser Effekt tritt nicht auf, wenn die beiden obigen Metalldrähte die gleiche Zusammensetzung haben.

Es gibt noch einen weiteren Grund, warum das an den Enden des Lastwiderstandes gemessene elektrische Potential nicht durch den thermoelektrischen Effekt erzeugt werden kann: Die beiden oben erwähnten Metalldrähte stehen an den thermionischen Rohren nicht in gegenseitigem Kontakt, sondern sind durch 24 Abschnitte mit pneumatischem Vakuum getrennt. Dies ist ein zweiter Grund, der das Auftreten des thermoelektrischen Effekts verhindert.

Schließlich nimmt das über den Lastwiderstand gemessene elektrische Potential zu, je mehr Rohre in Reihe geschaltet werden. Dies zeigt definitiv, dass der thermoelektrische Effekt nicht die Ursache für die Erzeugung elektrischen Stroms im Inneren des Lastwiderstands sein kann.

Wenn ein Elektroherd mit sichtbarem Heizwiderstand verwendet wird, um das System auf 300 °C zu bringen (wie der, der verwendet wurde), muss ein geerdetes Metallgitter zwischen dem Ofen und dem System angebracht werden, um elektrische Störungen aus dem Stromnetz abzuschirmen.

Kapitel 3 – Reduzierung von elektrischen Störungen

Das System wurde über zwei Leiterdrähte, die von elektrischen Störungen betroffen werden können, mit dem Lastwiderstand und dem Voltmeter verbunden; diese wurden mit den hier beschriebenen Maßnahmen auf ein Minimum reduziert.

Das System besteht aus 24 Rohren, die zwischen zwei Metallscheiben angeordnet sind und als elektrische Abschirmung dienen. Einer der beiden vorgenannten Leiterdrähte ist elektrisch mit den Kabeln der ersten 3Q4-Rohre und auch mit den beiden Metallscheiben verbunden; das Ganze ist geerdet. Der zweite Leiterdraht ist dagegen mit dem Steuergitter des letzten 3Q4-Rohrs der Reihe verbunden.

Bei dieser Anordnung ist es nicht zweckmäßig, den Voltmeter-Eingang HP3455A zu verwenden, der in Bezug auf die Masse ausgeglichen ist (links); stattdessen sollte der nicht ausgeglichene Eingang (rechts) verwendet werden.

Der geerdete Draht wurde als elektrostatische Abschirmung für den anderen Metalldraht verwendet. Diese Abschirmung wurde dadurch erreicht, dass der mit der Erde verbundene Draht mit einem relativ großen Abstand (z. B. 5–8 cm) um den anderen Draht gewickelt wurde, der dann mit Steinwolle elektrisch vom anderen isoliert wurde. Dieser Draht kann negative Ladungen zum empfindlichen Eingang des Voltmeters leiten.

Der Lastwiderstand wurde direkt zwischen den beiden Drähten an den unausgeglichenen Eingang des Voltmeters geschweißt.

Kapitel 4 – Beschreibung der Funktionsweise

Das Vorhandensein des Lastwiderstands ist wesentlich, da mit dem Experiment überprüft werden soll, ob sich der Lastwiderstand aufgrund des ihn durchlaufenden und von den thermionischen Rohren erzeugten elektrischen Stroms erwärmt.

Wenn das elektronische Voltmeter eine andere elektrische Spannung als Null am Lastwiderstand misst, muss sich dieser Widerstand gemäß der bekannten Formel erwärmen, wenn auch nur geringfügig.

P=V²/R

Wobei P die Wärmeleistung (Watt) ist, die der elektrische Strom innerhalb des Widerstands R (Ohm) entwickelt, über den die elektrische Spannung V (Volt) gemessen wird.

Kritiker könnten einwenden, dass das beschriebene System keine gleichmäßige Temperatur im Inneren des Ofens zulässt und das Experiment daher nicht die Verletzung des Kelvinschen Axioms demonstriert. Eine solche Beobachtung lässt sich auf sehr einfache Weise beantworten: Erstens betrifft das Kelvinsche Axiom keine einheitlichen Temperatursysteme.

Zweitens ist auch bei Temperaturunterschieden zwischen den Teilen der thermionischen Rohre ein Verstoß gegen das Kelvinsche Axiom gegeben, wenn das System elektrischen Gleichstrom erzeugt.

Tatsächlich gibt es außer dem thermoelektrischen Effekt kein anderes physikalisches Phänomen, über das ein thermionisches Rohr spontan elektrischen Gleichstrom erzeugen kann. Daher können kältere Teile eines thermionischen Rohrs nur in geringerem Maße zur Stromerzeugung beitragen, im Gegensatz zu wärmeren Teilen. Mit anderen Worten, die emittierten Elektroströme aus kälteren Teilen der Glühfäden der thermionischen Rohre sind weniger intensiv als die Ströme aus wärmeren Teilen. Die einzige Erklärung, mit der das Energieeinsparprinzip gerettet werden kann, besteht darin, dass die Glühfäden der 3Q4-Rohre spontan kälter als ihre Umgebung werden, weil das System elektrischen Strom erzeugt.

Der Einfluss eventueller Temperaturunterschiede auf die Aussagekraft des Experiments lässt sich dadurch verdeutlichen, dass bei Erhöhung der Wärmedämmung des Systems das erzeugte Potential unverändert bleibt oder sogar ansteigt.

Schließlich gelang das Experiment, wie in dem erwähnten eBook beschrieben, mit einer Gruppe von acht 3Q4-Rohren, die in einem 20 mm dicken Aluminiumzylinder eingeschlossen und von einem fast weißglühenden elektrischen Widerstand umgeben waren. Daher mussten die Temperaturunterschiede innerhalb des Aluminiumzylinders sehr gering und unbedeutend sein.

Kapitel 5 – Ergebnisse

Nach Erreichen der Endtemperatur von nahe bei oder etwas höher als 300 °C lag wurde die Heizung mit Hilfe eines elektronischen Variators (Typ „Lichtdimmer“) reguliert (tatsächlich verringert), um die Temperatur konstant zu halten. Die Spannung an den Enden des Widerstandes wurde in Zeitintervallen gemessen. Es wurde festgestellt, dass die gemessene Spannung konstant blieb, solange die Temperatur konstant war.

Es konnte beobachtet werden, dass die gemessenen Spannungswerte seltsamerweise positiv sind und schwanken, wenn die Ofentemperatur im Verhältnis zur Umgebungstemperatur ansteigt. Nach einer bestimmten Zeit und bei einer bestimmten Temperatur werden diese Werte gemäß der theoretischen Prognose dauerhaft negativ.

In Bezug auf die oben genannten anomalen positiven Potentiale muss berücksichtigt werden, dass die thermionischen Rohre nicht dafür ausgelegt sind, ohne elektrische Energie zu arbeiten und auch nicht dafür, über 300 °C erhitzt zu werden. Es ist also ein anomales, oder im Moment unerklärliches Verhalten zu erwarten.

Diese zweite Methode zur Durchführung des Experiments wurde mehrmals über viele Tage wiederholt, wobei die Heizung ein- und ausgeschaltet wurde. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen einen Verstoß gegen das Kelvinsche Axiom. Tatsächlich blieben die Spannungen an den Enden des Lastwiderstandes von 1 MOhm, der mit einem Gitter und einer Platte verbunden wurde, bei Minuswerten von 5–10 mV, wenn die Temperatur 250 bis 320 °C überschreitet. Wenn das Axiom auf das System angewendet werden könnte, müssten die Werte an den Enden des Lastenwiderstands immer bei gleich Null liegen.

Einige naive Beobachter könnten argumentieren, dass, um wenige mV auf 1 MOhm zu erzielen, zwei Elektroherde benutzt wurden (mit einer Leistung von normalerweise 1 kW pro Herd), und dass letztendlich nur eine große Energieverschwendung erzielt wurde. Zumal eine Temperatur von 300 °C auf der Erdoberfläche nicht existiert.

Dies ist zwar richtig, aber der Zweck des Experiments ist nicht der, mehr Energie zu produzieren, als verwendet wird, sondern zu beweisen, dass ein physikalisches Prinzip nicht allgemein gültig ist.

Nehmen wir nun an, wir können das Experiment auf dem Planeten Venus oder noch besser, im Halbschatten des Merkurs durchführen – einem Planeten, auf dem die maximal nachweisbare Umgebungstemperatur Blei und sogar andere Elemente schmilzt.

Auch an diesen Orten sollte das Kelvinsche Axiom gelten. Auf solchen Planeten würden wir jedoch keine Öfen benötigen, sondern könnten einfach unser System und das Experiment zusammenbauen (vorausgesetzt, wir haben ein Voltmeter, das Widerstand leisten kann), um herauszufinden, wie gegen das Kelvinsche Axiom verstoßen wird, ohne Energie zu verschwenden. Leider kann dies nicht auf der Erde unter Nutzung des Phänomens der thermionischen Emission erreicht werden, aber selbst hier könnten wir die Nicht-Allgemeingültigkeit des Axioms auch bei Raumtemperatur überprüfen, vorausgesetzt, es werden hochentwickelte Technologien angewendet.