VÉRIFICATION EXPÉRIMENTALE DE LA NON-GÉNÉRALITÉ DE L’AXIOM DE KELVIN

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Chapitre 1- Introduction

L’expérience décrite dans l’eBook “Unfinished Book on the Energy of the Environment”, qui démontre en quoi l’axiome relatif à la deuxième loi de la thermodynamique n’a pas de validité générale, peut être réalisée plus simplement, tout en continuant à utiliser le voltmètre électronique Hewlett-Packard HP3455A utilisé précédemment.

La première expérience a été réalisée en portant la température du four à environ 500 °C, afin de reproduire une expérience similaire décrite par le savant Philip Hardcastle. Dans la première expérience, il n’a pas été jugé approprié de connecter les tuyaux 3Q4 en série à travers les douilles de connexion relatives, car on craignait qu’à ce niveau de température, l’oxygène atmosphérique puisse compromettre la continuité électrique des connexions et fausser les résultats.

Dans cette première expérience, les connexions électriques nécessaires à la mise en série des tubes thermo-ioniques 3Q4 ont donc été réalisées en soudant des fils conducteurs directement sur les pattes des tubes thermo-ioniques, par brasage à des températures d’environ 1 000 °C.

La méthode de réalisation de l’expérience décrite ci-dessous évite d’avoir à effectuer les soudures de brasage fort précitées. Ceci est un premier avantage, car elles ne sont pas si faciles à réaliser et provoquent souvent la destruction des tubes thermo-ioniques.

À cet égard, regardez les vidéos publiées sur la chaîne YouTube suivante :

Chapitre 2 – Mise en œuvre pratique de l’expérience simplifiée et instructions pour la répéter

L’expérience a montré qu’il n’est pas nécessaire d’augmenter la température du four jusqu’à 500 °C, car nous avons vu que les tensions électriques développées par 24 tubes 3Q4 connectés en série commencent à être mesurables à partir d’une plage de température de 200 à 250 °C et à augmenter exponentiellement au-dessus de 300 °C

La possibilité de maintenir la température maximale de l’expérience juste au-dessus de 300 °C a permis d’assembler 24 tubes 3Q4 en utilisant les douilles de connexion relatives. Les connexions internes entre les 24 tubes thermo-ioniques 3Q4 ont été réalisées avec la technique de brasage tendre à base d’un alliage métallique composé d’étain, d’argent et de cuivre avec un point de fusion à environ 400 °C.

De cette façon, vous avez l’avantage supplémentaire de pouvoir démontrer facilement qu’aucune tricherie ou ruse n’a été utilisée, car l’expérience peut être facilement et complètement démantelée.

La figure suivante montre l’assemblage complet de 24 tubes 3Q4.

Figure

Par souci de brièveté, nous appelons cet ensemble d’éléments « Système ».

Le schéma de câblage du système est illustré dans la figure suivante.

Figue

Le chauffage du système peut être obtenu en le verrouillant à l’intérieur d’un four. Alternativement, il est possible d’introduire le système entre deux brûleurs électriques superposés.

La figure suivante montre la dernière version, qui a en fait été réalisée dans le but exprès de démontrer qu’il n’y a pas de trucage, car elle peut être facilement inspectée.

Figure

Si vous prévoyez de chauffer le système pendant de longues périodes, il est conseillé d’introduire dans le four un petit débit d’un gaz inerte, tel que de l’azote ou du dioxyde de carbone. Cet expédient permet d’éviter l’oxydation des connecteurs électriques des douilles et des pieds des tubes thermo-ioniques. Si cela se produisait, la répétabilité de l’expérience serait compromise.

Les deux fils conducteurs qui transportent le courant électrique généré par le système jusqu’à l’entrée du voltmètre, doivent avoir la même composition et doivent donc être constitués de deux sections prélevées sur un seul lot de fil conducteur, comme le cuivre ou de préférence l’argent (comme dans l’expérience).

Cette précaution vise à empêcher certains détracteurs d’avancer l’hypothèse que le courant électrique mesuré ne provient pas du phénomène d’émission thermo-ionique, mais de l’effet thermoélectrique.

Cet effet se produit lorsque deux fils métalliques de composition différente se rejoignent et que le point de jonction est chauffé sur le côté opposé, où le voltmètre est connecté.

Cet effet ne se produit pas si les deux fils métalliques ci-dessus ont la même composition.

Il existe également une autre raison pour laquelle le potentiel électrique mesuré aux bornes de la résistance de charge ne peut pas être généré par l’effet thermoélectrique : les deux fils métalliques ci-dessus ne sont pas en contact mutuel au niveau des tubes thermioniques, mais sont séparés par 24 sections du vide pneumatique, ce qui constitue une deuxième raison qui empêche l’effet thermoélectrique de se produire.

Enfin, le potentiel électrique mesuré aux bornes de la résistance de charge augmente au fur et à mesure que le nombre de tubes connectés en série augmente, ce qui démontre définitivement que l’effet thermoélectrique ne peut être à l’origine de la génération du courant électrique qui transite à l’intérieur de la résistance de charge.

Si un fourneau électrique avec une résistance chauffante visible est utilisé pour amener le système à 300 °C (tel que celui qui a été utilisé), un treillis métallique relié à la terre doit être interposé entre le fourneau et le système afin de protéger des perturbations électriques provenant du réseau électrique.

Chapitre 3 – Réduction des perturbations électriques

Le système a été connecté à la résistance de charge et au voltmètre au moyen de deux fils conducteurs, qui peuvent être atteints par des perturbations électriques ; celles-ci ont été réduites au minimum grâce aux mesures décrites ici.

Le système se compose de 24 tubes regroupés entre deux disques métalliques, qui agissent comme un écran électrique. L’un des deux fils conducteurs précités est relié électriquement au filament du premier tube 3Q4 et également aux deux disques métalliques, et le tout est relié à la terre. Le deuxième fil conducteur, quant à lui, est relié à la grille de commande du dernier tube 3Q4 de la série.

Avec cette disposition, il n’est pas pratique d’utiliser l’entrée du voltmètre HP3455A qui est équilibrée par rapport à la masse (celle de gauche), mais il est préférable d’utiliser celle asymétrique (de droite).

Le fil mis à la terre a été utilisé comme blindage électrostatique pour l’autre fil. Ce blindage a été réalisé en enveloppant, avec un pas assez long (exemple : 5 à 8 cm), le fil relié à la terre autour de l’autre fil, qui était donc isolé électriquement de l’autre au moyen d’une chemise en laine de roche. Ce fil peut conduire des charges négatives vers l’entrée sensible du voltmètre.

La résistance de charge a été soudée directement entre les deux fils, à l’entrée déséquilibrée du voltmètre.

Chapitre 4 – Description du fonctionnement

La présence de la résistance de charge est essentielle, car le but de l’expérience est de vérifier que la résistance de charge chauffe en raison du courant électrique généré par les tubes thermo-ioniques qui la traverse.

Lorsque le voltmètre électronique détecte une tension électrique différente de zéro aux bornes de la résistance de charge, cette résistance doit chauffer, bien que très légèrement, selon la formule

P = V²/R

Où P est la puissance thermique (exprimée en Watts) que le courant électrique développe à l’intérieur de la résistance R (exprimée en Ohm), à travers laquelle la tension électrique V (exprimée en Volts) est mesurée.

Certains détracteurs pourraient soutenir que le système décrit ne permet pas à la température d’être uniforme à l’intérieur du four et que, par conséquent, l’expérience ne démontre pas la violation de l’axiome de Kelvin. Cette observation peut trouver une réponse très simple : premièrement, l’axiome de Kelvin ne concerne pas les systèmes à température uniforme.

Deuxièmement, même s’il existe des différences de température entre les parties des tubes thermioniques, l’axiome de Kelvin est toujours violé lorsque le système génère un courant électrique continu.

En fait, il n’y a pas d’autre phénomène physique autre que l’effet thermoélectrique qui soit capable de permettre à un tube thermionique de générer spontanément un courant électrique continu. Par conséquent, toutes les parties les plus froides d’un tube thermionique ne peuvent contribuer à la production d’électricité que dans une moindre mesure que les parties les plus chaudes. En d’autres termes, les parties les plus froides des filaments du tube thermionique émettent des flux d’électrons d’une intensité moindre que les parties plus chaudes et la seule explication qui reste pour sauver le principe de conservation de l’énergie est que les filaments du tube 3Q4 deviennent spontanément plus froids que l’environnement environnant, du fait que le système génère du courant électrique.

L’influence d’éventuelles différences de température par rapport à la validité de l’expérience peut être mise en évidence en notant qu’en augmentant l’isolation thermique du système, le potentiel généré reste inchangé voire augmente.

Enfin, comme décrit dans l’eBook susmentionné, l’expérience a été réussie en utilisant un groupe de huit tubes 3Q4 enfermés dans un cylindre en aluminium de 20 mm d’épaisseur, entouré d’une résistance électrique rendue presque incandescente. Par conséquent, les différences de température à l’intérieur du cylindre en aluminium devaient être très faibles et insignifiantes.

Chapitre 5 – résultats

En atteignant la température finale, proche ou légèrement supérieure à 300 °C, le chauffage a été régulé (en fait diminué) au moyen d’un variateur électronique (type « light dimmer ») afin de maintenir la température constante et la tension aux extrémités de la résistance a été mesurée à des intervalles de temps. Il a été constaté que la tension mesurée restait constante tant que la température restait constante.

Il a été observé que lorsque la température du four s’élève par rapport à la température ambiante, les valeurs de tension mesurées sont étrangement positives et prennent des valeurs fluctuantes. Après un certain temps et après avoir dépassé une certaine température, ces valeurs deviennent définitivement négatives, selon la prévision théorique.

En ce qui concerne les potentiels positifs anormaux précités, il faut prendre en considération que les tubes thermioniques n’ont pas été conçus pour fonctionner en l’absence d’alimentation électrique et même pas pour être chauffés au-dessus de 300 °C. Il est donc raisonnable de s’attendre à un comportement anormal ou pour le moment inexplicable.

Cette deuxième méthode de réalisation de l’expérience a été répétée plusieurs fois, pendant plusieurs jours, même en allumant et éteignant le chauffage. Les résultats obtenus montrent que l’axiome de Kelvin est violé. En effet, les tensions mesurées aux extrémités de la résistance de charge 1 Mohm connectée au réseau et à la plaque restent négatives en permanence autour de 5 à 10 mV lorsque la température dépasse 250 à 320 °C, tandis que, si l’axiome vaut également pour le système, le potentiel électrique mesuré devrait toujours rester égal à zéro aux extrémités de la résistance de charge.

Un observateur naïf pourrait argumenter que pour obtenir en conséquence quelques mV sur 1 Mohm, deux fourneaux électriques ont été utilisés (qui ont généralement une puissance maximale d’au moins 1 kW chacun), ce qui n’est finalement rien de plus qu’un gros gaspillage d’énergie. D’autant qu’une température de 300 °C à la surface de la Terre n’est pas possible.

Ceci est vrai, mais le but de l’expérience n’est pas de produire plus d’énergie que ce qui est utilisé, mais de démontrer qu’un principe physique n’a pas de validité générale.

Supposons maintenant que nous puissions réaliser l’expérience sur la planète Vénus, ou encore mieux dans une zone de faible luminosité de Mercure, une planète sur laquelle la température ambiante maximale détectable fond le plomb et même d’autres éléments.

Dans ces endroits aussi, l’axiome de Kelvin devrait être vrai. Cependant, sur de telles planètes, nous n’aurions pas besoin de réchauds, mais nous pourrions simplement assembler notre système et l’expérience (en supposant que nous ayons un voltmètre capable de résister) pour voir l’axiome de Kelvin contredit sans avoir à dissiper aucune énergie. Malheureusement, cela ne peut pas être fait en exploitant le phénomène d’émission thermionique ici sur Terre, mais même ici, nous pourrions vérifier la non-généralité de l’axiome même à température ambiante, à condition d’utiliser des technologies beaucoup plus sophistiquées.