Le Moulin de Lumière

Mais point de panique très chers lecteurs ! On est loin de Cindy Sander ! On va simplement voir un mouvement perpétuel créé grâce à la lumière.. Et je suis là pour tout vous expliquer ! Alors, sans plus tarder, plongeons dans le monde merveilleux de la Physique Quantique !

 

1. Qu’est-ce qu’un mouvement perpétuel ?

Comme son nom l’indique, c’est un mouvement qui ne s’arrête jamais sauf vous mettez un de vos doigts pour bloquer l’objet. Bande de gros malins. Bref, un exemple courant est le pendule de Newton. Malheureusement, ce n’est pas une machine à mouvement perpétuel. Hé non.. Pourquoi ? Parce que l’énergie des billes lancées est conservée lors des chocs avec les autres billes mais une infime partie est tout de même perdue à cause des frottements de l’air.. Alors, oui, à notre échelle de temps le mouvement des billes du pendule semble perpétuel mais si on prend du recul sur des dizaines d’années, le mouvement s’arrêtera un jour, même sans intervention extérieure.. Range tes doigts !

 

 

En réalité, personne n’a réussi à créer une vraie machine à mouvement perpétuelle. Soit, comme notre exemple précédent, elle s’arrêtera un jour, soit elle a besoin d’un apport énergétique extérieur régulier et on ne touche plus ici aux mouvements perpétuels.. Et là se situe l’astuce de notre ami Crookes..

 

2. Le moulin de lumière

Le radiomètre de Crookes ou « moulin de lumière » est exactement ce que vous voyez à gauche. Une ampoule partiellement sous vide qui contient 4 ailettes fixées le long d’un axe rotatif. Mais encore une fois, ces 4 ailettes n’ont pas été choisies au hasard. Non non non. Elles ont la particularité d’avoir une face noire et une face blanche ou brillante. Et cette invention date de 1873 ! Fascinant…

 

Maintenant, petite anecdote rien que pour vous : Maxwell, un TRÈS GRAND physicien et théoricien, grand maître de l’électricité et de beaucoup d’autres choses grâce à ses équations, était.. déconcerté devant l’invention de son collègue scientifique. Et bonus : même Crookes ignorait comment fonctionnait son engin.. Mais la science évoluant, je vais vous expliquer le secret de ce moulin..

 

3. De la lumière pour faire tourner un moulin ?

La solution est.. complexe. Fausse joie ? Parfait, continuons. Comme on vous l’a sûrement déjà dit, le noir attire la chaleur. Et c’est vrai. Le noir absorbe les photons de la lumière. Vous voyez où je veux en venir ? Les ailettes ont des faces noires qui absorbent les photons ! De ce fait, la température de ces faces et donc, de l’air à leur voisinage, augmente. Comme les molécules sont plus agitées quand leur température est élevée, le moulin se met à tourner de telle façon que les faces noires s’éloignent de la source de lumière. Si ça ne vous semble pas encore très clair.. c’est normal. Dans le détail, on est pas sûr mais une explication sort vraiment du lot. Comme dit précédemment, on observe une différence de température entre les faces noires et les faces brillantes des ailettes. Si on assimile le gaz dans l’ampoule à un gaz parfait (ce qui parait vraisemblable étant donné qu’on se situe dans un vide partiel), on peut facilement arriver à la conclusion qu’une différence de température entraîne une différence de pression entre les deux faces et donc, un mouvement de l’ailette vers la pression la plus basse.

 

Point physicien/matheux :

Supposons le système dans un gaz parfait et prenons une ailette. Le voisinage du côté noir sera représenté par les termes en bleu et le voisinage du côté brillant par des termes en orange. Dans les deux voisinages, nous pouvons écrire :

 

PV = nRT

 

avec nR une constante, la même dans les deux cas.

 

Si T > T, alors PV > PV mais dans l’état initial, on peut supposer que V = V alors

 

P > P

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