Bonsoir,
La manipulation se fait à la surface de la Terre. Un récipient R1 de forme trapézoïdale contient de l'eau à la pression atmosphérique. Un autre récipient R2 de forme également trapézoïdale contient de l'air à la pression atmosphérique. R2 comporte une petite cheminée très fine.
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On effectue le cycle suivant:
1/ On place R2 sur R1, cela consomme l'énergie pour soulever le poids du récipient R2
2/ Les parois de R1 (parois théoriques) bougent et englobent R2. Cela consomme l'énergie pour soulever les parois supplémentaires mais on a gagné en énergie potentielle donc on n'a rien perdu. Les dimensions de R2 font qu'il n'y a presque pas d'espace entre les parois de R1 et de R2 en haut et sur les côtés (pas les pentes). Sur les pentes on "supprime les parois de R2" (en fait on les place dans R2) et on met de joints pour assurer l'étanchéïté entre R1 et R2.
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3/ On met de l'eau entre R1 et R2, cela consomme l'énergie pour monter de l'eau mais en quantité très faible (l'interstice doit permettre à l'eau de fournir la pression en dessous et permettre la circulation de l'eau)
4/ On ramène la pression à l'intérieur de R1 à 0.1 bar en utilisant la cheminée de R2, cela consomme peu d'énergie si les dimensions sont bien choisies, mais j'avoue que j'estime mal cette donnée.
5/ On déplace les surfaces S1 et S2 ainsi que les surfaces de côtés (pas les pentes car elle n'existent plus, c'est directement les surfaces de R1) ON EST A VOLUME CONSTANT POUR R2, la pression dans R2 est toujours la même. Cela fournit de l'énergie
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AN en arrondissant quelques valeurs:
H = 5 m
P = 1 bar
Pl = 0.1 bar
p = 1 m
S2 au départ = 1 m
α = 15 °
e = 0.2 m
g = 10 m/s²
ρ = 1000 kg/m3
e' est la nouvelle épaisseur pour donner le volume constant V. Le volume de départ est h*(S2-2*e*tan(α))*p = 0.178 m3. Donc e' vaut e'(S2'-2*e'*tan(α))=V=0.178 donc e'=0.05 m.
L'énergie fournit est d'environ 62000 J. On récupère aussi l'énergie du poids de R2 qui descend.
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6/ On reconstitue la paroi de R2 pour refaire une forme fermée. On détache R2 de R1, cela ne consomme pratiquement rien. On peut changer la forme de R2 car il y a toujours la même pression à l'intérieur (volume identique). R1 a monté de e' soit un gain en énergie de : 1000*4.46*0.05*10 = 2232 J
7/ On remet sous pression atmosphérique R1, cela ne consomme pratiquement rien.
Les cycles de 1 à 6 :
x1g.jpg
Le cycle peut ainsi recommencer. Comme il y a conservation de l'énergie cela signifie que j'ai omis un détail important. J'ai considéré l'eau incompressible mais la différence de pression de 0.9 bar ne doit pas vraiment changer le volume de l'eau. Les parois sont théoriques peut être est ce là la source du problème. Ou alors il s'agit de la friction de l'eau mais là on pourrait aller doucement et les forces en jeu sont importantes quand même. Ou alors une erreur dans mon intégrale. Vous avez une idée de ce qui ne va pas dans le cycle ?
Voici la formule pour WxMaxima:
float(integrate(1*(100000-10000)*1*(1+2*x*tan(0.261))-1*1000*10*x*1*(1+2*x*tan(0.261 )),x,0.2,5)-integrate(1*(100000-10000)*0.892*(1+2*x*tan(0.261) )-1*1000*10*x*0.892*(1+2*x*tan(0 .261)),x,0,4.96));
A++ et merci d'avance pour vos réponses.
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