"Eksperyment zagadka - puszka Snafu" - Elon Musk & WieB startup projekt (cz. 2, transfer)

Technologie, Badania i rozwój

Iluzje i patenty

W poprzednim odcinku:
W scenariuszu inspiracji WieB-a, rozważamy ułożenie akcji przekazania poprzez internet do Elona Muska idei inżynierii technologii i techniki "puszki Snafu". Ponieważ w idei "puszka Snafu" jest nieprzeźroczystym zbiornikiem metalowym, np. aluminiowym, jak puszka po piwie, to do prezentacji poglądowej wykorzystywany jest zbiornik przeźroczysty.

Ilustracja ChatGPT w idei: wizualizacja profesjonalnej instalacji eksperymentalnej z wprowadzaniem elektronów o energii 1 MeV do szklanego zbiornika wypełnionego wodą:

*

Idei się nie patentuje. Patent wymaga wskazania technicznego rozwiązania, realizującego działanie na materię i dotyczącego konkretnego zagadnienia. Ogólnie co trzeba uczynić, aby osiągnąć korzystny rezultat.

Podręcznik

W idei start-up "puszki Snafu" została przyjęta robocza przesłanka w scenariuszu:

Co trzeba uczynić, aby o "puszce Snafu" było w podręczniku akademickim w USA?

Zatem docelowo to miałaby być oferta WieB-a. Zatem dokładnego opisu technicznego WieB-a "wiem jak" - tu nie poznamy. Zadaniem WieB-a jest filtracja idei tak, aby Elon Musk wiedział z czym związana jest idea. To wykaz głównych uwarunkowań, jak np. parametry zbiornika (np. zbiornik aluminiowy o pojemności V), czysta woda (np. destylowana albo woda ultra-czysta /UPW - Ultra Pure Water/), moc działa elektronowego  (moc działa elektronowego to ilość energii przekazywanej wiązce elektronów w jednostce czasu przez to urządzenie. Jest to kluczowy parametr w urządzeniach takich jak akceleratory cząstek, mikroskopy elektronowe czy lampy elektronowe). Natomiast jak dokładnie wykonać eksperyment, jego przepis "zakupowy", to już byłoby w ofercie WieB-a, skierowanej do Elona Muska, np. użycie działa elektronowej w idei modelu zastosowanego w przypadku "...".

Oczywiście WieB założył przesłankę, że nikt (m.in. Elon Musk) się tym nie zainteresuje. Jednak przekaz do Elona Muska musiałby być taki w założeniu, że WieB otrzymałby odpowiedź od Elona Muska - "Masz wiadomość: ... jest szansa, że otrzymasz zlecenie na wykonanie projektu. Proszę się skontaktować..."

"Puszka Snafu"

W idei start-up "puszki Snafu" została przyjęta robocza przesłanka w scenariuszu zbadania czy zachodzi różnica w pojemności elektrycznej ciała naelektryzowanego na jego zamkniętej powierzchni zewnętrznej względem naelektryzowania jego powierzchni wewnętrznej. Idea scenariusza pochodzi od inspiracji przepisu technicznego SNAFU:

"Natomiast, jeśli ładunek uda się pozostawić na wewnętrznej powierzchni -- czyli kula musi wtedy być zrobiona z materiału izolującego -- a dodatkowo zewnętrzną powierzchnię takiej kuli się pokryje warstwą metalu (może być całkiem cieniutka, np. napylona na zewnętrzną powierzchnię -- jakby np. zrobić coś w rodzaju bombki choinkowej, tylko posrebrzonej od zewnątrz, a nie od środka -- to pojemność takiego układu może wzrosnąć w stosunku do pojemności kuli "naelektryzowanej od zewnątrz"  -- i to wzrosnąć niebagatelnie, nie tylko kilka, kilkanaście, czy kilkadziesiąt razy -- tylko ten wzrost pojemności może być rzędu MILIONA razy! Ja wcale nie żartuję! Nie musi być kula, może być np. aluminiowa puszka od piwa, wewnątrz której wytworzy się warstwę izolatora oddzielającą metal od cieczy, którą się puszkę wypełni. Cała sztuka polega na tym, żeby ta warstwa izolatora wewnątrz była ODPOWIEDNIO CIENKA. A odpowiednio cienką warstwę izolującą wewnątrz puszki z piwem można sobie wytworzyć samemu  w kuchni, używając kilku prostych środków: potrzeba kilka łyżeczek sody do pieczenia ciast (tzw. "oczyszczonej"), źródła prądu stałego -- może być taki zasilaczyk włączany do gniazdka na ścianie -- uniwersalnego miernika elektrycznego, i kilku przewodów z krokodylkami." - SMAFU (link)

SNAFU dodał również: "Jak to Manneta zainteresuje, to mogę podać bliższe szczegóły, jak całą procedurę przeprowadzić." Zatem w tym ułożeniu idei internetu dyskusji projektowej, przekazuję tu techniczną inspirację SNAFU do rozważanej idei WieB-a ("A Musk chyba nie kuma po naszemu... Mogę po ichniemu, ale czy to będzie ktoś czytał?")

Zatem w ułożeniu akcji "planowanej" oferty WieB-a skierowanej do Elona Muska jest skonstruowanie prototypu instalacji badawczej dotyczącej powyższej relacji pojemności elektrycznej w idei "puszka Snafu", która docelowo byłaby produktem dla zaoferowania go uczelniom oraz opracowanie wstępnej koncepcji publikacji do podręcznika akademickiego.

UWAGA: W USA znany jest akronim SNAFU (skrót) - "Situation Normal: All Fucked Up". Google: Czy słowo „snafu” jest obraźliwe? Według vocabulary.com snafu, stare, prawdopodobnie obraźliwe określenie wojskowe, jest obecnie używane w odniesieniu do wszelkiego rodzaju problemów: Snafu było pierwotnie akronimem wojskowym z czasów II wojny światowej oznaczającym „sytuacja normalna: wszystko popieprzone”. Obecnie snafu to każdy błąd lub problem.

Eksperyment

Widzimy zatem w tym ułożeniu, że oprócz konkretnego rozwiązania konstrukcyjnego instalacji badawczej w docelowej idei oferty WieB-a jest jeszcze techniczny układ pomiarowy. W tym opisie nie jest to nam potrzebne, jak to byłoby zmontowane. Wystarczy idea pomiaru, np. wspominanej powyżej względności pojemności elektrycznej. Czyli dobranie "wiem jak" wykonać układ badawczy dla studentów i ułożyć podręcznikową procedurę przeprowadzenia eksperymentu za pomocą oferowanego przez WieB-a wykonania układu badawczego. To już byłaby "tajemnica" w ofercie WieB-a skierowanej do Elona Muska.

Transfer idei

Internet (idea) → WieB (rzeczywisty projekt techniczny) ↔ Elon Musk (zlecenie wykonania projektu WieB-a)

Zatem w tym ułożeniu WieB poprzez internet pobiera ideę z internetu i poprzez internet (metodą X-a lub e-mail) oferuje wykonanie rzeczywistego projektu technicznego dla Elona Muska. Oferta podpisana potencjałem wiedzy i doświadczenia WieB-a. Wystarczy potencjał w idei spójny z ofertą dla Elona Muska - "I Know How "Can of Snafu" Will Make America Great Again" - czyli jak nauczyć studentów innowacyjnej inżynierii technologii i techniki hydroelektronowej. Oczywiście w ofercie może być "zespół WieB-a" naukowców i inżynierów, którzy wniosą dodatkowy potencjał objęty kosztami projektu. To już byłby temat "kuźni idei" w zakresie organizacyjnym warsztatu WieB-a.

Nieznany jest wpływ skali w idei "puszka Snafu", np. rozmiarów zbiornika i połączonych ze sobą zbiorników, których objętość będzie równa, np. 10 m³... 100 m³... WieB ma w idei kosmiczny pomysł włączenia do przesłanki "Pas Van Allena (pas radiacyjny)"- link. Scenariusz w kierunek kosmicznym jest zgodny z ideą Elona Muska. Transport na Księżyc "puszki Snafu" wypełnionej elektronami,to nie byłaby dostawa baterii (akumulatora) tylko elektronów, no i oczywiście "jałowej" wody - wraz z uwarunkowaniem w idei wskazywanym przez ChatGPT: "Czy można spożywać wodę destylowaną? Czy można się kąpać w wodzie destylowanej?". Podsumowanie:

• Woda destylowana jest bezpieczna do okazjonalnego picia, ale nie powinna być podstawowym źródłem wody pitnej ze względu na brak minerałów i ryzyko zaburzenia równowagi elektrolitowej.
• Kąpiel w wodzie destylowanej jest możliwa, ale ze względu na brak minerałów może powodować suchość skóry i uczucie dyskomfortu po dłuższym czasie. Nie jest zalecana jako codzienna praktyka.
  

*

Ilustracja ChatGPT w idei: obraz przedstawiający profesjonalną instalację eksperymentalną, w której elektrony o energii 1 MeV są wprowadzane za pomocą działa elektronowego do szklanego zbiornika wypełnionego czystą wodą (woda destylowana):

Obraz prezentuje zjawisko hydroelektronowe: Pod wpływem energii cieplnej otoczenia zbiornika oraz uwzględniając ruchy Browna (link), zachodzi statystyczna kumulacja wzbudzenia składników "materii hydroelektronowej" (cząsteczki wody, atomy tlenu oraz wodoru, jeżeli powstaną oraz plazma wodna - mieszaniny elektronów, jonów dodatnich i ujemnych oraz cząsteczek w stanie wzbudzonym) w wyniku oddziaływania z wprowadzonymi elektronami, podczas której powstaje emisja promieniowania elektromagnetycznego ("cylinder świeci"). W środku nie ma klasycznej żarówki w układzie obwodu elektrycznego:

Iluzję można układać w idei konfrontacji bezwymiarowych cząstek w postaci nośników ujemnego ładunku elektrycznego (elektrony wprowadzone) z cząsteczkami H₂O oraz ich molekularną strukturą energetyczną. Ponadto szerzej z plazmą wodną (powstałe z cząsteczek wody jony dodatnie i ujemne). Być może również z atomami i cząsteczkami tlenu oraz wodoru. W wodzie jest ruch nie tylko w idei ruchy Browna. Są również drgania własne cząsteczek (link).

Idea problemu konfrontacji skali ilości względnej "cząstki (elektrony wprowadzone do wody) - cząsteczki (H₂O)", pochodzi od (dawno temu) uwagi internauty-fizyka ("stężenie" wprowadzonych elektronów w wodzie). Stężenie – miara ilości substancji (pierwiastka, związku chemicznego, jonu bądź innego indywiduum chemicznego) w mieszaninie.

Elektrony są bezwymiarowymi cząstkami będącymi źródłem pola elektrycznego. Zatem można by założyć w pierwszym przybliżeniu, że pole to rozchodzi się w próżni pomiędzy cząsteczkami wody (składnikami plazmy wodnej). Skoro może zdarzyć się przebicie elektryczne czyli "wyciek ze zbiornika" wprowadzonych elektronów, to ilość elektronów jaką można zgromadzić w zbiorniku z wodą zależy od jego wytrzymałości, czyli szczelności zbiornika, a to prowadzi do inżynierii materiałowej (co jest w inspiracji przepisu technicznego SNAFU). Ten kierunek to już droga w domenę patentu w zakresie konstrukcji układu badawczego. Którą pozostawiamy dla WieB-a w idei "start-up Elon Musk & WieB".

*

ChatGPT

Czy woda będzie cały czas "świeci", emitować fotony dopóki nie zamarznie? Elektrony wprowadzone do zbiornika z wodą za pomocą działa elektronowego nie są usuwane ze zbiornika.  Raz wprowadzone pozostają w nim i w wodzie. Przy pierwszym zderzeniu wprowadzone elektrony przekazały energię cząsteczkom wody i plazmie wodnej. Co dalej będzie, jakie zjawiska zajdą? Jaki wpływ mają ruchy Browna?

ChatGPT powiedział: Cząsteczki wody (H₂O) mogą emitować promieniowanie elektromagnetyczne, ale nie w sposób widzialny dla ludzkiego oka w normalnych warunkach. Emisja promieniowania przez wodę zachodzi głównie w zakresach mikrofalowym, podczerwonym i ultrafioletowym, w zależności od rodzaju wzbudzenia.

Tak, teoretycznie można wzbudzić plazmę wodną za pomocą strumienia elektronów z działa elektronowego. Proces ten jest możliwy, jeśli energia kinetyczna elektronów jest wystarczająco duża, aby wywołać jonizację cząsteczek wody i emisję światła.

Praktyczne zastosowania i eksperymenty:

• Wzbudzenie plazmy wodnej za pomocą strumienia elektronów jest badane w fizyce plazmy, chemii radiacyjnej oraz w technologiach takich jak oczyszczanie wody i synteza chemiczna.

Elektrony wprowadzone do zbiornika z wodą przez działo elektronowe mogą teoretycznie pozostawać w wodzie, ale nie oznacza to, że woda będzie "świecić" ciągle, dopóki nie zamarznie. Aby utrzymać ciągłą emisję światła, muszą być spełnione określone warunki fizyczne i dynamiczne.

Warunki konieczne dla emisji światła:

• Wysoka energia elektronów: Elektrony muszą mieć energię powyżej progu jonizacji wody (ok. 12,6 eV dla elektronów wodoru i tlenu).
• Wysokie natężenie strumienia elektronów: Aby powstała widoczna plazma, wymagane są wystarczająco duże ilości elektronów.
• Niskie ciśnienie lub próżnia częściowa: Plazma powstaje łatwiej w warunkach obniżonego ciśnienia, choć możliwa jest także w wodzie pod normalnym ciśnieniem.
• Dodatkowe źródło napięcia: W niektórych przypadkach wymagane jest wspomaganie przez dodatkowe napięcie przyłożone do elektrod zanurzonych w wodzie.

//W idei układu hyroelektronowego jest tylko emisja elektronów z działa elektronowego do zbiornika z wodą ("umownie okienko próżnioszczelne jest elektroda emisyjną" patrząc na nie "z wody od wewnątrz"). Zatem nie ma elektrody, która by wyprowadzała te elektrony ze zbiornika.//

Co się dzieje po wprowadzeniu elektronów?

Pierwsze zderzenie i jonizacja:

• Elektrony przyspieszone przez działo zderzają się z cząsteczkami wody, powodując:
  - Jonizację (odrywanie elektronów od atomów).
  - Wzbudzenie elektronowe (podniesienie atomów wodoru i tlenu na wyższe poziomy energetyczne).

• Po powrocie do stanu podstawowego następuje emisja fotonów (świecenie plazmy).

Zjawiska po pierwszym zderzeniu:

• Elektrony po pierwszym zderzeniu tracą część energii kinetycznej.

• Mogą:
  - Zderzać się dalej z cząsteczkami wody (wzbudzając je lub jonizując).
  - Ulegać rekombinacji z jonami H⁺ lub OH⁻, powodując emisję światła.
  - Zatrzymywać się i tworzyć plazmę elektrostatyczną, jeśli nie są usuwane z systemu.

Ruchy Browna a plazma wodna:

Ruchy Browna są związane z losowym ruchem cząsteczek wody pod wpływem zderzeń z innymi cząsteczkami. W kontekście plazmy wodnej:

• Efekt pozytywny: Ruchy Browna mogą zwiększyć liczbę zderzeń elektronów z cząsteczkami wody, co sprzyja dodatkowym jonizacjom i wzbudzeniom.
• Efekt negatywny: Wzajemne zderzenia jonów i neutralnych cząsteczek mogą powodować szybszą rekombinację, co zmniejsza intensywność świecenia.

Dalsze zjawiska w zbiorniku:

1. Tworzenie plazmy z ograniczoną żywotnością:

• Jeśli nie dostarcza się nowych elektronów, świecenie plazmy stopniowo zanika, gdy wszystkie wzbudzone cząsteczki wrócą do stanu podstawowego.

2. Gromadzenie ładunków elektrostatycznych:

• Jeśli elektrony pozostają w zbiorniku, mogą gromadzić się na powierzchni wody, tworząc pole elektryczne.
  
• Może dojść do przebicia dielektrycznego lub powstania wyładowań koronowych (w zależności od konfiguracji).

 // ! - patrz przepis techniczny SNAFU - ! //

// Wikipedia: "Wyładowanie koronowe, wyładowanie ulotowe, wyładowanie niezupełne, ulot – wyładowanie elektryczne spowodowane przez jonizację płynu (czyli cieczy lub gazu) otaczającego przewodnik, które pojawia się, gdy gradient potencjału przekracza pewną wartość, ale warunki są niewystarczające do przebicia lub powstania łuku" (link).

3. Wzrost temperatury:

• Część energii elektronów zostaje zamieniona na ciepło, co podnosi temperaturę wody i zwiększa intensywność ruchów Browna.

4. Zamarzanie wody:

• Gdy woda zamarznie, jej ruchy molekularne zostają znacznie ograniczone. Elektrony mogą nadal istnieć w lodzie, ale plazma wodna zaniknie, ponieważ zderzenia i wzbudzenia są praktycznie wyeliminowane.

Podsumowanie:

• Woda nie będzie świecić bez przerwy, jeśli nie ma stałego źródła energii (np. strumienia elektronów).
• Po wprowadzeniu elektronów zajdzie seria zjawisk: jonizacja, wzbudzenie, rekombinacja i emisja światła.
• Ruchy Browna mogą zwiększyć liczbę zderzeń, ale także przyspieszyć rekombinację.
• Po wyczerpaniu energii elektronów lub po ich unieruchomieniu, świecenie zaniknie.
• Zamarznięcie wody wyeliminuje ruchy molekularne, zatrzymując proces emisji światła.

*

ChatGPT:

Zagadnienie: Widoczność plazmy w wodzie zależy od kilku czynników:

1. Energia elektronów

• Elektrony muszą mieć energię wyższą niż próg jonizacji wody (około 12,6 eV dla elektronów oddziałujących z cząsteczkami wody).
• W praktyce energia rzędu kilkudziesięciu keV lub wyższa jest często używana w eksperymentach.

2. Natężenie strumienia elektronów

• Wysokie natężenie strumienia oznacza większą liczbę elektronów docierających do wody na jednostkę czasu.
• Typowe wartości: strumienie powyżej 10¹² elektronów/s mogą tworzyć widoczne zjawiska.

3. Gęstość plazmy

• Plazma staje się widoczna, gdy gęstość elektronów osiąga wartość rzędu 10¹⁷−10¹⁸ elektronów/m3 To odpowiada prądom elektronowym rzędu miliamperów przy dużych napięciach.

4. Środowisko optyczne i ciśnienie

• Czystość wody i brak zanieczyszczeń zwiększają widoczność plazmy.
• Obniżenie ciśnienia w zbiorniku może ułatwić tworzenie widocznych wyładowań.