Fizyka rzeczy niemożliwych

Co czyni rzecz niemożliwą?

Start-up: "inżynieria hydroelektronowa":
Jak myśleć w idei materialnymi elektronami swobodnymi i cząsteczkami wody?
Rzecz: przedmiot materialny, elektron cząstka materii, H₂O cząsteczka materii.
Jak obliczyć ile elektronów swobodnych można zgromadzić w zbiorniku z wodą?
Wirtualna konfrontacja idei hydroelektronowej w naturze ułożeń niemożliwych.

*

W tym ułożeniu nie ma w zbiorniku wody. Za pomocą działa elektronowego można dokonać emisji elektronów swobodnych, które będą posiadały taką energię kinetyczną, że przenikną do zbiornika przez materię (materiał konstrukcyjny) okienka próżniowego, który oddziela zbiornik od działa elektronowego. Zbiornik jest pusty (próżnia, podobnie jak ma działo elektronowe - link).

Google: "Próżnia w sensie technicznym jest to stan wysokiego rozrzedzenia gazu. Granica między rozrzedzonym gazem a tak rozumianą próżnią jest dyskusyjna. Często układ traktuje się jako próżnię, jeśli średnia droga swobodna cząsteczek gazu porównywalna jest z rozmiarami naczynia, w którym umieszczony jest ten gaz".

W trakcie przenikania przez okienko próżniowe elektrony tracą część energii kinetycznej. Następnie będąc w zbiorniku, w wyniku odpychania się od siebie, docierając od ścianek wewnętrznych zbiornika.

Na rysunku 1 elektrony (ozn. kolorem niebieskim) gromadzą się na powierzchni wewnętrznej ścianek zbiornika oraz na powierzchni materiału okienka próżniowego.

Czy kto z salonowych internautów zna, spotkał się z podobną ideą w przeprowadzonym technicznie  eksperymencie, którego opis dostępny jest w internecie i/lub w podręczniku lub w innej publikacji?

Ile elektronów swobodnych można wprowadzić do pustego zbiornika (próżnia techniczna)?

Rysunek 1.

Dlaczego nie stosuje się w powszechnym użytkowaniu zbiorników na elektrony?

Co w przypadku idei zbiornika na elektrony czyni go w realu rzeczą niemożliwą?

Czy gromadzenie elektronów w zbiorniku należy do fizyki rzeczy niemożliwych?

*

Dodane 14.03.2024 r.

Idziemy zatem w labiryncie idei hydroelektronowej za światłem komentarza SNAFU (14 marca 2024, 08:36).

Rysunek 2 A., B., C.

A.

B.

C. 

Zbiornik A jest w kształcie kulistym. Oznaczenie 0,5 cm głębokości wnęki wewnętrznej jest pozostawione w związku z eksperymentem wspomnianym poniżej "Shooting an electron beam through air". Zbiornik na rysunku B jest złożony z połączonych zbiorników A. W tej idei ograniczenia rozmiaru zbiornika wynikają z możliwości w rzeczywistości jego konstrukcji.  Zatem w tej idei rozmiary wnęki wewnętrznej można by pominąć względem rozmiarów zbiornika. W idei hydroelektronowej przyjęta jest objętość zbiornika V = 1 m³.

Rysunek C nawiązuje do idei prawa Gaussa (link). Ładunek Q odpowiada sumie wprowadzonych do zbiornika elektronów. Elektron we wnęce wewnętrznej (niebieska gwiazdka) nawiązuje do potencjału elektrostatycznego (link) w odległości R (promień zbiornika) od ładunku Q w środku zbiornika.
Ponadto ozn. U nawiązuje do idei napięcia pomiędzy potencjałem elektrycznym w punkcie emisji elektronów z działa elektronowego oraz potencjałem elektrostatycznym wytwarzanym przez ładunek Q w punkcie R na powierzchni wewnętrznej materiału okienka próżniowego (umowna warstwa materiału 100 nm).

Bariera przenikania elektronów do zbiornika

Elektrony w metodzie wprowadzania za pomocą działa elektronowego przenikają przez okienko próżniowe. Możliwe jest to, np. względem powietrza - link, YT: "Shooting an electron beam through air" (dostępne tłumaczenie PL)  - "Wystrzeliwanie wiązki elektronów w powietrze. Specjalne okno o grubości 100 nm pozwala elektronom o energii 25 KeV przejść z lampy próżniowej do atmosfery, gdzie uderzają w ekran fluorescencyjny – CRT w powietrzu!" - w załączeniu zasięg promieniowania β^-, m.in. w wodzie.

*

Przyjmujemy zatem w tym ułożeniu, że energia kinetyczna elektronów po przejściu przez okienko próżniowe jest wystarczająca, aby elektrony te doleciały poprzez powietrze do powierzchni wody, jak w notce pt. "Strzelnica w nieistniejące". Zderzenia kinetyczne elektronów z cząsteczkami wody to byłoby dostarczenie do zbiornika energii. Tu zakładamy, że nie jest szczególnie to niezbędne (zasięg promieniowania β^- w wodzie), przyjmując, że wprowadzone elektrony swobodne po dotarciu do powierzchni wody zostaną przez cząsteczki wody przyciągną do siebie i "wciągną pod je wodę". W tym przypadku rozważań nie ma powietrza we wnęce wewnętrznej, zbiornik mamy pusty (próżnia). Zatem w przypadku pustego zbiornika minimalna energia kinetyczna (Ek_min > 0) wprowadzanych do zbiornika elektronów po przejściu przez okienko próżniowe jest dowolna. Elektrony oddadzą energię kinetyczną w zderzeniu ze ściankami zbiornika.

Na rysunku 1 elektrony pokonując warstwę materiału okienka próżniowego trafiają na elektrony zgromadzone na wewnętrznej powierzchni tego materiału. Można by zatem założyć, że pewna ilość tych elektronów zablokuje przedostanie się elektronów do zbiornika, o ile wcześniej mniejsza ilość elektronów blokujących nie uszkodzi materiału okienka próżniowego.

*

Miary w idei zmyślonej ilość elektronów swobodnych wprowadzonych do zbiornika, umownie jako:

- miara jonowa, ilość wprowadzonych elektronów 10^-7 mol/dm³ (to miara w związku do miary stężenia jonów H⁺ w ramach jonu H₃O⁺ w wodzie w temp. 25 ℃, która wynosi w stanie równowagi 10^-7 mol/dm³).

- miara atmosferyczna (to miara w związku do przypadku, jeżeli wprowadzone elektrony wywierałyby ciśnienie na powierzchnię wewnętrzną ścianki zbiornika i ciśnienie to byłoby równe ciśnieniu atmosferycznemu o wartości 1013,25 hPa (link).

- miara wodorowa, ilość elektronów swobodnych wprowadzonych do zbiornika równa ilości atomów wodoru w wodzie czyli równa podwojonej ilości cząsteczek wody, jaka byłaby zawarta w zbiorniku o objętości V.

*

Dodane 15.03.2024 r.

Rysunek 3.

W tym ułożeniu rozmiar wewnętrznej wnęki, przez którą wprowadzane są elektrony jest pomijany. Wprowadzone do zbiornika elektrony są zgromadzone na powierzchni wewnętrznej zbiornika. Objęte są powierzchnią sferyczną w idei prawa Gaussa. Ładunek Q stanowi zamiennie sumę ładunku elektrycznego wprowadzonych elektronów.  W punkcie p na powierzchni wewnętrznej zbiornika w odległości R od jego środka jest oznaczony potencjał V1 wytwarzany punktowy ładunek Q. Zbiornik jest uziemiony. Potencjał ziemi wynosi V2 = 0 voltów. Ogólnie przyjmuje się, że ziemia ma potencjał zero. 

W przypadku pola elektrycznego wytwarzanego w próżni przez nieruchomy punktowy ładunek elektryczny,  potencjał elektryczny (elektrostatyczny) wynosi:

V (R) = k * Q/R

V (R) = (1/4πε₀ ) * Q/R

Miara jonowa, wybrane dane:

R = 0,62 m ( => objętość zbiornika równa ~1 m³)

ε₀ = wartość 8,85 · 10⁻¹² F/m

k = ~ 9  × 10⁹ [ N * m²/C² ]

Stężenie jonów H⁺ w ramach jonu H₃O⁺ w wodzie w temp. 25 ℃ wynosi w stanie równowagi 10^-7 mol/dm³. Stąd w 1 m³ wody jest tych jonów:  10^-7 * 6,023 ×10²³ * 10³ = 6,023 ×10¹⁹. Taka sama ilość elektronów swobodnych wprowadzona do zbiornika to w sumie ładunek elektryczny w ilości ~9,6 C ( 6,023 × 10¹⁹ * 1,6  × 10^-19C ). Zatem w tym ułożeniu Q = 9,6 C.

V (R) =  9  × 10⁹ * 9,6 / 0,62

V (R) =~ 140 × 10⁹ voltów (!)

Zatem napięcie Upz wynosi ~140 × 10⁹ voltów. Przy założeniu, że nie ma różnicy w objęciu "sferą Gaussa" naelektryzowanej powierzchni wewnętrznej ciała (zbiornika kulistego) względem naelektryzowania jego powierzchni zewnętrznej. Czy nie zależy, od której strony jest naelektryzowane.

Prawo Gaussa stanowi, że strumień pola elektrycznego E przez umowną geometrycznie powierzchnię zamkniętą jest określony tylko przez algebraiczną sumę wszystkich ładunków elektrycznych Q zawartych wewnątrz tej powierzchni. Nie ma znaczenia jak te ładunki są rozmieszczone wewnątrz tej powierzchni.

*

Rysunek 4.

Zatem potencjał naelektryzowanej powierzchni wewnętrznej kulistego zbiornika o promieniu R wynosi:

V (R) = k * Q / R

Natomiast w idei przesunięcia o grubość d ścinek zbiornika  wynosi:

V (R+d) = k * Q / (R+d)

Powierzchnie S1 i S2 są powierzchniami w idei sfery Gaussa. Powierzchnia S1 jest dla przypadku zbiornika, którego ścianka wewnętrzna jest naelektryzowana wprowadzonymi do niego elektronami (Q = Q1). Natomiast powierzchnia S2 jest w idei naelektryzowaną powierzchnią kuli pustej w środku (jak powierzchnia piłki), której powierzchnia odpowiada w ułożeniu porównania powierzchni zewnętrznej zbiornika (Q = Q2). Niech Q1 = Q2 = Q (na rysunku jest różnica w ilości kropek niebieskich /elektronów/, którą pomijamy). To tak, jakby elektrony na wewnętrznej ściance były przesunięte na zewnętrzną ściankę.

*

Zatem w labiryncie idei hydroelektronowej wchodzimy do komnaty wiedzy komentarzy SNAFU (15 marca 2024, 19:34 i 15 marca 2024, 20:08).

Przy okazji polecam w internecie dwa ciekawe opracowania z rysunkami:

https://teoriaelektryki.pl/pojemnosc-elektryczna-i-kondensatory/

https://teoriaelektryki.pl/przewodniki-izolatory-i-polaryzacja/

Obiekt kulisty niczym nieotoczony (ciało w próżni) o promieniu R = 1 m ma pojemność 1,112 * 10^-10 Farada.

Zatem kula naładowana do napięcia 20 000 V zawiera ładunek elektryczny równy:

Q = 20 000 Volt * 1,112 * 10^-10 Coulomb / Volt = 2,224 * 10^-6 Coulomba, czyli 2,224 mikro-coulomba.

Aby otrzymać ilość elektronów n(e) trzeba podzielić otrzymaną wartość przez ładunek pojedynczego elektronu: e = 1,602 * 10^{- 19} C.

n(e) = 2,224 * 10^{- 6} C / 1,602 * 10^-19 C

n (e) = 1,388 * 10¹³

W idei miary jonowej, ilość wprowadzonych elektronów 10^-7 mol/dm³ (to miara w związku do miary stężenia jonów H⁺ w ramach jonu H₃O⁺ w wodzie w temp. 25 ℃, która wynosi w stanie równowagi 10^-7 mol/dm³). Względem tej miary (1 dm³ wody) ilość elektronów wynosi:

n (e, H⁺) = 10^-7 * 6,023 * 10²³ = 6,023 * 10¹⁶.

n (e) << n (e, H⁺)

Niemożliwe.

Do eksplozji reaktora w idei hydroelektronowych przemian energetycznych ilość n(e) jest znacząco za mała, ale wystarczyłaby, co w idei zależy od statystyki czasu cykli reakcji wprowadzonych elektronów z jonami H⁺. Rewitalizacja cząsteczek wody, po elektronowym zgazowaniu na tlen i wodór, związana jest z ich przejściem ze stanu ciekłego do stanu gazowego. Po reakcji wodoru z tlenem nie powstaje deszcz tylko para wodna.

ilość cykli = n (H⁺)  / n (e) = 6,023 * 10¹⁶ / 1,388 * 10¹³ =  4,4 * 10³

*

Ciąg dalszy w notce pt. "Sztuka w idei fizyki przestrzennej"