j'ai inventé l'extracteur d'énergie du vide

[melchisedec]

Bien entendu, je précise qu'il s'agit d'humour, car chacun sait qu'il est impossible d'exploiter l'énergie du vide, c'est donc un challenge de l'esprit comme les mouvements perpétuels.

Imaginons une enceinte aussi vidée que possible de sa matière et de ses rayonnements parasites telle que celle de l'expérience de Casimir.

A l'intérieur une plateforme conductrice horizontale parfaitement plane sur laquelle on pose une feuille d'épaisseur nanométrique
d'un cristal piezo-électrique métallisée sur la surface visible (celle qui n'est pas en contact avec la plateforme bien sûr)

à l'intérieur de la feuille cristalline la pression dues aux forces de Casimir du vide inversement proportionnelle à la puissance quatrième de la distance est normalement considérable.

Manque de chance comme la pression n'enregistre aucune variation, pas de courant électrique dans le cristal piezo.

Alors imaginons un disque ferromagnétique conducteur ajouré (par des rayons vides) , placé très près au dessus de la feuille et en lévitation magnétique grâce
à une couronne magnétique permanente posée sur la plateforme . Un dispositif à bobine électromagnétique alimentée de l'extérieur assure une rotation à ce disque, puis est coupée à la demande. Ce disque suspendu magnétiquement dans le vide est apte dès lors à se mouvoir en rotation pendant des jours et des jours, pour peu que la couronne magnétique continue ne génère aucun courant induit de freinage dans le disque.

Les parties pleines et ajourées du disque conducteur passe alternativement au dessus de la feuille piezo électrique métallisée faisant ainsi varier, en permanence la pression des forces de Casimir exercée sur la feuille piezo et donc permet de générer de l'électricité grâce au vide.

Pourquoi cela ne peut-il fonctionner ?

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[obi76]

parce que pour que la bobine puisse te maintenir ta fueille en suspension sans qu'il y ai travail, il ne faut pas que celle-ci s'en eloigne.
Si elle vibre (et c'est ce qu'elle fera), ta bobine aura un courant de moins en moins élevé, l'énergie que tu recupererra sera celle initiallement mis en oeuvre pour alimenter ta bobine.

[invite88ef51f0]

Salut,
Si la lévitation te gêne, tu peux mettre un axe vertical. Faut mettre un peu d'huile pour ne pas trop perdre dans les frottements, mais ça ne gênera pas trop.

[melchisedec]

La feuille n'est pas en suspension, c'est le disque ajouré qui est en suspension au dessus de la feuille cristalline piezo grâce à une couronne magnétique et les bobines ne servent qu'à mettre le disque en rotation, après on peut arrêter les bobines car le disque devrait rester en rotation pendant longtemps puisque le disque est en suspension dans un ultravide.

Imaginez simplement un ventilateur plat en suspension dont les pales délivrent par l'effet de masque des gradients de pression de radiation différents sur la feuille piezo.

[A voir en vidéo sur Futura]

[melchisedec]

?? j'ai pas compris la blague ?

[invite88ef51f0]

Je disais simplement que, si j'ai bien compris le système, le fait que ce soit en lévitation n'est pas primordial dans la ruse. C'est simplement pratique pour enlever les frottements. Un bon axe ferait aussi l'affaire.

Toute la ruse est plutôt dans l'histoire du disque ajouré.

[obi76]

Ha ok je voyais pas ça comme ça...

[melchisedec]

Conclusion ?

Pourquoi ça ne marche pas ?

[Pio2001]

Bon, j'avais commencé une explication super-compliquée... qui m'a finalement fait comprendre la réponse simple : en raison de l'effet Casimir, les plaques s'attirent. (film métallique sur le piézo / partie pleine du disque)

La rotation du disque va donc finir par stopper avec la partie pleine en face du piézo. Tout mouvement de rotation du disque va alors éloigner les plaques et provoquer une force de rappel (la force Casimir, qui attire les plaques l'une vers l'autre) contraire à la mise en branle du disque.
L'explication longue montre que la force Casimir s'exerce ici horizontalement, alors qu'elle est perpendiculaire à la surface dans le cas d'école. Simple considération énergétique : le système a moins d'énergie potentielle lorsque les plaques sont en vis-à-vis.

La force de Casimir se répercutant sur la rotation du disque, l'énergie tirée du piézo n'est autre, en dernière analyse, que l'énergie de rotation du disque, moins les frottements.

L'énergie du vide n'intervient que dans la phase du cycle (début du mouvement avec plaques en vis-à-vis ou en opposition). Au mieux, on en tirera un travail correspondant à la diminution du nombre de photons entre les plaques... qu'il faudra refournir si on veut séparer les plaques en travaillant contre la force de Casimir.

[obi76]

merci ^^ (et ouf )

[melchisedec]

je vous rappelle que la couronne magnétique maintien le disque en permanence en lévitation, alors Casimir pèse peu par rapport à la répulsion magnétique, maintenant si les forces de Casimir entre le disque et la feuille de cristal vous chagrinent supposons alors que le disque soit à 1 mm au dessus de la feuille ce qui rend celles-ci négligeables par rapport à celles qui s'exercent sur la feuille d'épaisseur nanométrique.

[invite88ef51f0]

Ça n'empêche pas ce qu'a dit Pio2001 : le système va se mettre dans la configuration la plus stable, et ça coutera de l'énergie de l'en faire sortir. C'est simplement pas intuitif de s'imaginer "l'énergie potentielle de Casimir".

[Pio2001]

Oui, je raisonne en imaginant un disque maintenu à une certaine distance au-dessus de la plaque par un système sans frottement, quel qu'il soit.

On peut remplacer le piézo par un piston relié à une dynamo, de sorte que lorsque le piston bouge, la dynamo produit de l'électricité, et le principe de Casimir par l'aimantation.
On collera alors un morceau de fer sur le sommet du piston, et un aimant sur le disque. Lorsque l'aimant passe au-dessus du piston, celui-ci remonte et la dynamo produit du courant.

Les bilans énergétiques sont alors exactement les mêmes. L'énergie de rotation du disque peut être convertie en courant par la dynamo, mais le disque finira par s'arrêter avec l'aimant au-dessus du piston, et celui-ci en position haute, de même que notre disque ajouré va s'arrêter avec la partie pleine en face du piézo, et celui-ci légèrement dilaté par l'attraction Casimir.

[melchisedec]

pour arrêter le disque, il faut que la force de Casimir ait une composante horizontale, je n'ai pas compris l'existence de cette composante horizontale.

Et quand bien même, en dernière analyse le gradient de pression qui compte pour générer de l'electricité est celui qui s'exerce entre la face métallisée du piezo et le fond de l'enceinte pas celui entre le disque et la face métallisée du piezo, je ne vois pas en quoi l'un et l'autre déboucherait sur une compensation énergétique quelconque, surtout si le piezo fait quelques nanomètres et que la distance entre le disque et le piezo peut faire lui plusieurs millimètres. Le rapport des forces avec la puissance quatrième de la distance est de nombreux ordres de grandeur supérieur entre la face métal du piezo et le fond de l'enceinte.

[invite88ef51f0]

pour arrêter le disque, il faut que la force de Casimir ait une composante horizontale, je n'ai pas compris l'existence de cette composante horizontale.

C'est la même qui fait tourner le disque. Selon que ce soit en face ou non, ça pousse ou ça tire.

[Pio2001]

Si le piézo peut extraire de l'énergie via un mouvement de compression / dilatation, cela signifie que la force de Casimir va travailler, puisque son point d'application se déplace.
Il va donc y avoir variation "d'énergie potentielle de Casimir", due au travail de cette force.

Entre les plaques métalliques, l'énergie du vide va diminuer (effet Casimir = moins de photons virtuels).

Je ne suis pas assez calé en piézo-électricité pour décrire comment le piézo peut transformer l'énergie mécanique en énergie électrique.

Un bilan énergétique général va toutefois nous indiquer que si le mouvement du disque ajouré peut faire varier l'énergie du vide entre les plaques, alors il va subir une force correspondant à cette variation d'énergie.
Pour le dire autrement, tout système libre de se mouvoir selon un degré de liberté va spontanément évoluer vers son état d'énergie minimale.
Si l'énergie du vide peut varier, le disque va subir une force de rotation, d'origine Casimir, l'amenant dans la position où l'énergie du vide est la plus petite, c'est-à-dire avec la partie pleine en face du piézo. Exactement comme la force Casimir d'orientation normale dérive, elle aussi, de la diminition de l'énergie du vide quand les plaques se rapprochent. Même cause, mêmes effets, géométries différentes.

[melchisedec]

Ce qui fait tourner le disque dans mon système ce sont des bobines placées sous ce disque et qu'on actionne au départ pour le faire tourner pas les forces de Casimir.

[invite88ef51f0]

Mais quand le disque monte et descend, il fournit de l'énergie mais il en récupère aussi. Au final, le bilan est nul.

[melchisedec]

Si le piézo peut extraire de l'énergie via un mouvement de compression / dilatation, cela signifie que la force de Casimir va travailler, puisque son point d'application se déplace.
Il va donc y avoir variation "d'énergie potentielle de Casimir", due au travail de cette force..

J'ai l'impression qu'il y a d'emblée une incompréhension : c'est la feuille piezo qui travaille en se compressant différemment selon "l'éclairement" différent reçu à cause du disque/ventilo. Imaginons que l'enceinte soit plus grande mais que tous les autres paramètres restent les mêmes (et entre autre la rotation du disque) le gradient de pression reçu par le piezo serait plus important donc générerait plus d'électricité, alors qu'est-ce que le disque vient faire la dedans pour compenser ?

enfin prenons comme hypothèse que la surface du disque couvre uniformément et à distance égale le piezo, les forces de casimir qui s'appliquent entre les deux n'ont aucune raison de créer un différentiel orienté ou asymétrique sur le disque ?! tout au plus cette force de Casimir résiduel (et encore une fois des milliers de fois plus petites que celles qui agissent dans le piezo) ferait que le disque péserait un tout petit peu plus lourd dans le champ magnétique dans lequel il lévite.

[invite323b3419]

Je ne connais pas l'effet Casimir, mais je connais un seul principe en physique, celui de la conservation. Si l'y a transfert d'énergie, il y a forcément diminution quelque part. Si tu met un disque en rotation, tu lui fourni de l'énergie (pour tourner). Supposons que le "vide" élimine tous les frottements, ton disque continueras a tourner jusqu'à ce que quelque chose le freine. Et ce quelque chose sera induit par ton transfert d'énergie, c'est à dire l'effet Casimir.

[melchisedec]

Je ne connais pas l'effet Casimir, mais je connais un seul principe en physique, celui de la conservation. Si l'y a transfert d'énergie, il y a forcément diminution quelque part. Si tu met un disque en rotation, tu lui fourni de l'énergie (pour tourner). Supposons que le "vide" élimine tous les frottements, ton disque continueras a tourner jusqu'à ce que quelque chose le freine. Et ce quelque chose sera induit par ton transfert d'énergie, c'est à dire l'effet Casimir.

Que mon disque ne tourne pas à perpétuité, j'en suis bien d'accord, mais que le freinage corresponde très exactement à l'énergie électrique produite sur ma feuille piezo, je ne peux pas suivre ce raisonnement, car comme je disais précédemment à pamètres identiques avec une enceinte plus grande, il y a logiquement plus d'énergie électrique produite, donc ?

[melchisedec]

Mais quand le disque monte et descend, il fournit de l'énergie mais il en récupère aussi. Au final, le bilan est nul.

Si vous êtes d'accord pour dire qu'à paramètres identiques à l'exception du volume de l'enceinte, la feuille piezo génère plus ou moins d'électricité (selon ce volume précisemment), c'est qu'il y a un problème avec votre raisonnement.

J'ai l'impression que vous raisonnez avec la coupure des ondes de point zéro comme on raisonne avec un flux magnétique qu'on coupe devant une bobine, où la effectivement je comprendrais votre raisonnement mais est-ce comparable ?

Si je vous suis bien, si on faisait tourner mon ventilo cette fois en plein espace entre le soleil d'un côté et une cellule photovoltaique de l'autre (qui sera donc alternativement à l'ombre ou au soleil), la cellule ne produira d'électricité que ce qui correspond à l'énergie de freinage du ventilo, au risque d'insister je ne vois vraiment pas le rapport

[Pio2001]

Bon, j'ai été voir un peu plus en détail l'effet piézo-électrique sur wikipédia pour mieux comprendre l'expérience.

Ce qui fait tourner le disque dans mon système ce sont des bobines placées sous ce disque et qu'on actionne au départ pour le faire tourner pas les forces de Casimir.

Si, les forces de Casimir vont forcément freiner le disque. Principe de conservation de l'énergie.

J'ai l'impression qu'il y a d'emblée une incompréhension : c'est la feuille piezo qui travaille en se compressant différemment selon "l'éclairement" différent reçu à cause du disque/ventilo.

Tout à fait.

Imaginons que l'enceinte soit plus grande mais que tous les autres paramètres restent les mêmes (et entre autre la rotation du disque) le gradient de pression reçu par le piezo serait plus important

D'après wikipédia, l'effet piézo-électrique correspond à un déplacement de charges dans le solide. Produire de l'électricité avec un piézo consiste donc à soumettre ces charges à une accélération.

Si la surface du piézo et du disque est plus grande, alors la force Casimir est plus grande (Même force par unité de surface), mais la pression est la même.
Par "gradient de pression", tu entends "variation de pression" ? Parce qu'on peut considérer la pression comme uniforme dans le piézo.

Donc, non la variation de pression ne serait pas plus grande. Toutefois, le nombre de charges mises en mouvement est plus grand et l'électricité produite plus importante. Cela correspond au fait que la force de Casimir est plus grande (même pression sur une plus grande surface).

qu'est-ce que le disque vient faire la dedans pour compenser ?

Dans la mesure où la force de Casimir est plus grande elle freine davantage le disque.

enfin prenons comme hypothèse que la surface du disque couvre uniformément et à distance égale le piezo, les forces de casimir qui s'appliquent entre les deux n'ont aucune raison de créer un différentiel orienté ou asymétrique sur le disque ?!

En effet, si le disque n'est pas ajouré, il n'y a pas variation d'énergie lors de la rotation, donc pas de force latérale induite.

tout au plus cette force de Casimir résiduel (et encore une fois des milliers de fois plus petites que celles qui agissent dans le piezo) ferait que le disque péserait un tout petit peu plus lourd dans le champ magnétique dans lequel il lévite.

Oui. Et les charges n'étant pas accélérées, elles ne produiraient pas d'énergie électrique.
Par contre, la seule force qui agit sur le piézo, c'est la force de Casimir. Sans elle, il est au repos. Plus exactement, il ne subit aucune accélération, donc n'émet aucune énergie électromagnétique.

Est-ce qu'on arrive à recoller nos wagons ?

Si je vous suis bien, si on faisait tourner mon ventilo cette fois en plein espace entre le soleil d'un côté et une cellule photovoltaique de l'autre (qui sera donc alternativement à l'ombre ou au soleil), la cellule ne produira d'électricité que ce qui correspond à l'énergie de freinage du ventilo, au risque d'insister je ne vois vraiment pas le rapport

Ce n'est pas la même chose. Là, lorsque la partie ajourée est en face de la cellule, celle-ci produit de l'énergie indéfiniment.
Le piézo, lui, ne produit aucune énergie lorsque la partie ajourée lui fait face, ni aucune lorsque la partie pleine lui fait face. Il ne produit de l'énergie que lorsque la transition plein / trou le soumet à une accélération.

[melchisedec]

Une question pour être sûr d'avoir compris vos objections : dois-je comprendre que le seul fait pour les pales du disque de couper les ondes de point zéro en tournant dépense de l'énergie ?

Il y a autre chose aussi que je ne comprend pas La distance entre le disque ajouré et la feuille piezo restant constante je ne comprends pas pourquoi vous parlez de variation de pression dans ce cadre ? pour moi la variation de pression elle se situe dans le fait que la feuille piezo reçoit un "éclairage" différent à cause de la rotation du disque.

[Pio2001]

Une question pour être sûr d'avoir compris vos objections : dois-je comprendre que le seul fait pour les pales du disque de couper les ondes de point zéro en tournant dépense de l'énergie ?

Par "ondes de point zéro", vous voulez dire la possibilité pour les photons virtuels du vide de se former ?

Le fait, pour la partie vide, de permettre à tous les modes virtuels d'exister dans le vide au-dessus de la partie métalisée du piézo, et pas à côté va effectivement demander une certaine énergie. Leur "coupure" par la partie pleine génère de l'énergie, au contraire.
Mais l'un compense l'autre, et le disque peut tourner indéfiniment ainsi, s'il n'y a pas de frottements. Il est juste un peu ralenti lorsque la partie vide arrive, et un peu accéléré lorsque la partie pleine arrive. Il y a en effet une attraction Casimir, infime, entre les plaques métalliques, et, le bilan énergétique le montre, elle peut s'exercer de biais.(1)

Ce qui dépense de l'énergie, c'est que l'on pompe l'électricité du piézo. Celui-ci est vu alors comme un matériau "visqueux", au sens où il dissipe les forces qu'on lui applique, à distance ou non, en énergie électrique. Un vrai matériau visqueux fait la même chose, mais en chaleur.

L'énergie du vide et la force de Casimir agissent ici comme un "coussin" ou un "ressort" qui répercute à distance cet amortissement du mouvement sur la rotation, via un amortissement de la traction/répulsion latérale que subit le disque.
En première approximation(2), cet amortissement dissipateur d'énergie ne se produit que quand on branche le piézo à un chargeur électrique, ou un dispositif quelconque consommateur d'électricité. Autrement, le piézo se comporte comme un solide élastique, et n'absorbe pas d'énergie.

Il y a autre chose aussi que je ne comprend pas La distance entre le disque ajouré et la feuille piezo restant constante je ne comprends pas pourquoi vous parlez de variation de pression dans ce cadre ? pour moi la variation de pression elle se situe dans le fait que la feuille piezo reçoit un "éclairage" différent à cause de la rotation du disque.

On est bien d'accord. Entre deux plaques, la pression Casimir n'est déterminée que par la distance. Seule l'alternance plein / vide fait varier la pression.

Je conçois que le fonctionnement de ce montage n'est pas trivial. N'hésitez pas à demander encore, ou à émettre des objections si je me trompe.


(1) La différence de densité de photons virtuels entre les deux côtés des plaques implique une force perpendiculaire à celles-ci. Par conséquent, ce sont les effets de bords qui sont à l'origine de la composante latérale de la force.
A l'endroit où les plaques se terminent, la densité de photons virtuels n'est pas uniforme, et il en résulte des forces non perpendiculaires aux plaques.

(2)En seconde approximation, le piézo consomme toujours un peu d'énergie, ne serait-ci que par rayonnement électromagnétique, comme un émetteur radio. D'ailleurs, une antenne pourrait récupérer à distance cette faible énergie émise.

[melchisedec]

Merci pour toutes vos explications, je crois qu'effectivement j'ai perdu la bataille, mais peut être pas la guerre.

Supposons cette fois deux feuilles de silice dopées N et P accolées et métallisées sur les faces opposées (une diode de grande surface en somme) et mises aussi dans mon enceinte à vide.

La silice est semi-conductrice et piezo.

La pression du vide va aussi appuyer sur mes 2 feuilles et les charger.

On les relie alors de l'extérieur à un circuit transistor qui court-circuite périodiquement ces deux feuilles (en les rendant ainsi conductrices). Une fois déchargées, les feuilles redeviennent isolantes et subissent à nouveau la pression du vide qui à nouveau réappuie sur les feuilles et etc.

Cette fois où est le blem ?

[Pio2001]

A quel moment intervient le court-circuit par rapport à la rotation du disque ?

[Garion]

Et si dans l'expérience originale de casimir, on échangeait les deux plaques par deux hélices, c'est quoi qui feraient qu'elles ne tournent pas ?

[Pio2001]

Imagine que ce sont un aimant et un mocreau de fer, la force de Casimir remplaçant la force magnétique.

Tu as alors une hélice en fer face à une hélice aimantée.

[melchisedec]

Autant pour moi dans ce nouveau montage, il n'y a plus de disque qui tourne.

En plus c'est pas une diode d'épaisseur ultrafine de grande surface qu'il faudrait mais un transistor, constitué de silice dopée comme un transistor classique et qu'on fait décharger périodiquement par la base milieu par une petite impulsion électrique. Le vide appuie sur le collecteur et l'emetteur, charge l'ensemble piezo, mais qui ne devient passant que lorsqu'on stimule la base périodiquement, ensuite on récupère le courant électrique principal issu de la piezo electricité entre collecteur et emetteur.