Brakujące uzupełnienie zewnętrznego efektu fotoelektrycznego.

Poszukiwanie emisji fotoelektronów w wodzie.

Nowy przemysł - inżynieria hydroelektronowa - poczęcie?
https://www.salon24.pl/u/mannet/997692,nowy-przemysl-inzynieria-hydroelektronowa-poczecie

*
Dopisane po wskazaniu Pana SNAFU 11 listopada 2019, 07:24.

Policzyłem, "gizmo wynik" wyszedł, coś pomyliłem? Gizmo wynik, dlatego, że w poniższym  ułożeniu jest więcej fotoelektronów na jedną cząsteczkę wody pierwszego kontaktu/zderzenia. Ułożenie:

1. Z pośród emitowanych fotonów przez lampę kwarcową, wybrałem jedną długość f.em., energię fotonów UV, i założyłem, że wszystkie fotony o tej energii Ef_uv wybijają elektrony. Moc efektywna promieniowania elektromagnetycznego o długości λ, czyniącego z powierzchni materiału o wymiarach 10 cm na 10 cm emisję fotoelektronów, wynosi 10 W [10 J/s], zatem w założeniu jest, że moc lampy kwarcowej jest większa, tj., że nie emituje tylko fotony o wybranej energii, czyniące wybicie fotoelektronów. Każdy foton o wybranej energii Ef_uv wybija jeden elektron.

 λ = 184 nm - długość f.em. UV
d = ~ 0,3 nm,  średnica cząsteczki wody
Ej = 10 J/s, energia fotonów czyniących fotoelektrony
Ef_uv = h*v = hc/λ
c=~ 3*10⁸ m/s
h = 6,6 * 10^-34 J*s
nf = Ej/Ef_uv
Ef_uv  = 6,6 * 10^-34J*s * 3*10⁸ m/s  /  184 * 10^-9 m = 0,107 * 10^-17 J
nf = Ej/Ef_uv  = 10 J / 0,107 * 10^-17 J
nf = 93 * 10¹⁷ fotonów => ilość wybitych elektronów w ciągu sekundy

2. Nad powierzchnią materiału emitującego fotoelektrony znajduje się statystyczna warstwa nw ilości cząsteczek wody zajmująca objętości V - powierzchnia emisyjna materiału razy średnica cząsteczki wody:
V = 0,1 m x 0,1 m x 0,3 * 10^-9 m = 0,003 * 10^-9 m³ = 3 * 10^-12 m³
ρ = gęstość wody 997 kg/m³
m = ρ * V, masa statystycznej warstwy wody przy powierzchni emisyjnej materiału
m = 997 kg/m³ * 3 * 10^-12 m³
m = 2991 * 10^-12 kg
masa molowa wody 18 g/mol =  0,018 kg/mol
0,018 kg..............- 1 mol
2991 * 10^-12 kg... - x moli
x = 2991 * 10^-12 kg * 1 mol / 0,018 kg
x = 166167 * 10^-12  mola
1 mol H₂O => 6,02 * 10²³ cząsteczek wody

nw = 166167 * 10^-12 mola * 6,02 *10²³ cząsteczek wody / mol = 1000325 * 10¹¹ = 1 * 10¹⁷ cząsteczek wody

W tym ułożeniu na jedną cząsteczkę wody w warstwie przy powierzchni emisyjnej materiału przypada ok. 100 fotoelektronów. Spodziewałem się innego wyniku, odwrotnego, że względem punktu emisji fotoelektronu będzie więcej cząsteczek wody, niż fotoelektronów w czasie jednej sekundy. Niedopasowane ufizycznienie, uproszczenia, i/lub błąd w obliczeniach?

nf = 93 * 10¹⁷ fotonów UV (równa ilości fotoelektronów, ne) wobec nw = 1 * 10¹⁷ cząsteczek wody (blokujących ruch fotoelektronów przy powierzchni emisyjnej o wymiarach 10 cm x 10 cm).

Q_ne =~100 * 10¹⁷ * e = 1 *10¹⁹* e, całkowity ładunek elektryczny fotoelektronów (ilość ne = nf) wyemitowanych w ciągu sekundy, e = 1,6 * 10^-19 C.
*
Jak mierzyć, czyli co przekaże informacje, czy w ogóle zjawisko zaszło?
Wskazania SNAFU ("chwyt aikido") są szczególnie istotne na Salonie dla wielu blogerów, w szczególności tych, którzy się zadeklarowali, że napiszą koncepcję, np., związaną z tzw. eterem.
Pomysł mistrza na użycie elektronów COMPTONOWSKICH, choć zapewne podnosi koszt eksperymentu (tymczasem w idei kosztów badań jest już przesłanka na 1 mln dolarów).
Internet: "Pytanie o niezerowy ładunek neutronu ma fundamentalne znaczenie dla problemu rozszerzania się Wszechświata, a także wyjaśnienia źródła pól magnetycznych Ziemi i Układu Słonecznego" [str. 13, pkt 2.3.]. Pod linkiem jest opis związany z badaniem skali ładunku elektrycznego ujemnego neutronu. Zatem można by przyjąć przesłankę, że i w przypadku "efektu hydrofotoelektronowego" jest możliwość ułożenia lepszego sposobu pomiaru, niż za pomocą oscyloskopu. SNAFU podał pewną możliwość poznania, że w ogóle zaszło zjawisko emisji elektronu pod wpływem działania fotonu z materiału zanurzonego w wodzie.
Ułożenie. W szczelnych zbiornikach o takim samym kształcie i objętości:
a). z próżnią techniczną,
b). z techniczne czystą wodą,
zachodzi efekt fotoelektryczny.
Pytanie: Czy do zbiorników zostałaby wyemitowana maksymalnie taka sama ilość elektronów?

Odpowiedź:
Maksymalna ilość elektronów zgromadzonych w obu zbiornikach będzie taka sama. Nie jest możliwe zgromadzenie elektronów w wodzie - "adopcja hydroelektronowa" nie zachodzi. Elektrony to nie jony.

Z tego ułożenia wynika, że można by wykonać eksperyment porównawczy w zbiorniku bez wody, czyli w próżni technicznej, a następnie z wodą. Jak zatem poznać, czy pojawiły się fotoelektrony w przypadku zbiornika bez wody?
*
Dopisane po wskazaniu Pana  SNAFU 12 listopada 2019, 21:41.

Opis efektu fotoelektrycznego w Wikipedi wskazuje na mikroampery. Zatem w tym ułożeniu SNAFU wydał 1 mln dolarów, czyli obrazowo ujmując, łatwo byłoby wskazać przez ewentualny zespół badawczy zainteresowanemu inwestorowi, że niezbędny jest zakup elementów i konstrukcja klasycznego układu porównawczego - katoda i anoda - oraz zanurzonego w wodzie, przykład:

Ujemny ładunek elektryczny nadmiarowy.

W szkicu modelu hydroelektonowego ubytek fotoelektronów był uzupełniany poprzez uziemienie. W tym ułożeniu fotoelektrony gromadziły się w przestrzeni objętości zbiornika pomiędzy cząsteczkami wody - adopcja hydroelektronowa przez grupę cząsteczek wody. Jednak, skoro uziemienie zobojętnia, a woda poprzez adopcję hydroelektronową jest naelektryzowana ujemnie i styka się z zobojętnioną płytką cynkową połączoną z uziemieniem, to ładunek elektryczny w postaci elektronów zgromadzonych w wodzie powinien odpłynąć z powrotem do ziemi, gdy wyłączona zostanie lampa kwarcowa. Fotony UV czyniły prace przeniesienia elektronów z płytki do wody. Zatem nie dość, że ładunek fotoelektryczny jest niewielki z powodu sprawności energetycznej materiału (100 fotonów padających na powierzchnię nie wybija 100 elektronów), to jeszcze dodatkowo błyskawicznie zniknie. I nie wiadomo czy w ogóle zaszła fotoemisja. Stąd pomiar musiałby być na przewodzie uziemienia. Ponadto wraz z gromadzeniem elektronów w wodzie wzrastałby ich potencjał blokujący fotoemisję.

Załóżmy, że wraz z wyłączeniem lampy kwarcowej odłączane jest również połączenie płytki cynkowej z uziemieniem. I w wodzie są zgromadzone fotoelektrony czyli elektryczny ładunek nadmiarowy. Fizyka oparta jest na zasadzie zachowania ładunku elektrycznego. To dlatego SNAFU pisze kluczowe, szczególnie odważne i ciekawe komentarze praktyczne. W podręcznikach jest plus i minus, ile plusów, tyle minusów, a w rozważanym układzie fotoemisji w wodzie jest tylko minus, fotoemisja ładunku ujemnego w postaci elektronów. Jak tym, czego nie ma w podręcznikach, opisać gizmo układ? I przewidzieć, co się wydarzy, przed wydaniem pieniędzy na zakup elementów i montaż układu.

Potrzebne jest napięcie, aby wywołać ruch nośników emitowanego ładunku elektrycznego poprzez przyrząd pomiarowy. Przyjęte było, że cząsteczki wody mogą blokować fotoemisje. Byłoby zatem zaskoczenie, gdyby ją wzmacniały. W idei hydroelektronowej nie chodzi o przepływ fotoelektronów przez wodę tylko o ich zgromadzenie w zbiorniku z wodą. Jednak nie wiadome jest ile byłoby fotoemitowanych i zgromadzanych fotoelektronów, i aby to poznać wprowadzony jest ich ruch za pomocą napięcia między katodą i anodą?

Dopisane po wskazaniu Pana SNAFU 13 listopada 2019, 19:57.

Woda - W fazie ciekłej nieustannie powstają i pękają wiązania wodorowe pomiędzy cząsteczkami wody. Woda ulega łatwej protonacji i deprotonacji od kwasów tworząc jon hydroniowy H₃O⁺:

Oczywiste jest, że wprowadzony do zbiornika z wodą nadmiarowy ładunek elektryczny ujemny (w postaci elektronów) nie ulegnie zmianie w wyniku reakcji fotoelektronów ze składnikami "materii wodnej", jonami własnymi od cząsteczek wody. Można by również domniemywać przesłankę, że zajda takie reakcje, które będą układać stan układu (fotoelektrony - cząsteczki wody, jony) o minimum energii.

Efekt fotoelektronowo-wodorowy czyni demolkę z idei adopcji hydroelektronowej, czyli zgromadzenia w wodzie fotoelektronów, ponieważ znika woda. I aby nie znikała, to z tego co jest w zbiorniku musiałyby być również cząsteczki tlenu, które by reagowały z cząsteczkami wodoru.

Być może SNAFU jest na początku ścieżki nowych pomysłów (i kosztów)? Proces powstania wodoru na katodzie pozostawi w wodzie niezobojętnione jony HO^- , i trzeba by je usuwać, by woda nie uzyskała ładunek ujemny i przez to skutecznie blokowała wyskakiwanie fotoelektronów z metalu. Dlatego trzeba w wodzie umieścić drugą elektrodę, o potencjale dodatnim, która te ujemne jony HO^- będzie usuwać, odbierając im elektron. Jednak wówczas może zacząć zachodzić normalna elektroliza i w jej wyniku też mogą się pojawić bąbelki wodoru - czyli potencjał tej "drugiej" elektrody trzeba by utrzymywać poniżej granicy, przy której zachodzi elektroliza.

Ponieważ w zbiorniku mamy wodę, to dodałem kolejny zbiornik:

Wykorzystanie katody i anody w pierwszym układzie miało na celu poznanie ilościowe emisji fotoelektronów. SNAFU tak ułożył elektroenergetykę, że anoda wspomaga ruch prądu fotoelektrycznego (tych fotoelektronów, które nie posłużą do wydzielania się wodoru), ale nie czyni elektrolizy. HIT!? Zatem w idei nowego układu jest w nim coraz więcej wodoru i jonów HO^-. I wracamy na ścieżkę hydroelektronową zamieniając pytanie - ile elektronów można zgromadzić w wodzie, na pytanie, ile jonów HO^- można zgromadzić w wodzie? Ich potencjał elektryczny szybko rośnie, ale jak on wpływa na strukturę elektryczno-energetyczną cząsteczek wody? Jakie znaczenie ma skala układu, objętość zbiornika? Wpływ jonów HO^- na emisję fotoelektronów zależy od ilości jonów HO^- - ich stężenia w wodzie, rozmiarów przestrzennych zbiornika. Czy od temperatury wody również?

Jak w zbiorniku z jonów OH^- otrzymać tlen (atomowy, cząsteczkowy) bez odbierania im elektronów na zewnątrz, poza zbiornik?

- Pewien fizyk napisał kiedyś w kontekście idei hydroelektronowej o tych jonach HO^- tylko tyle, że one są nietrwałe.

- Pozostając przy przesłance, że na katodzie wydziela się wodór, pozostawiamy go w zbiorniku.

Uwarunkowania energetyczne.
Potencjalny inwestor wysokiego ryzyka zainteresowany badaniami, widząc, że potrzeba będzie zewnętrznego zasilania w energię elektryczną, wprowadził wytyczne. Można z zewnątrz wykorzystać energię elektryczną pozyskaną tylko z metod OZE, czyli na ten zakres dołoży pieniędzy na potrzebne środki techniczne i badania.