Démon de Maxwell
Après plus d’un an et demi de travail sur le projet, nous sommes fiers de pouvoir vous présenter notre premier prototype en marche : celui de l’expérience du Démon de Maxwell.
Pour arriver à ce résultat, nous avons tout d’abord réalisé des tests thermiques et de puissance sur le moteur. Les tests thermiques ont été effectués à l’aide d’une caméra thermique sur l’arrière du moteur dont une partie est en contact direct avec un bord de la plateforme. Le test s’est avéré concluant, de fait, la température limite n’est pas dépassée. Le test de puissance quant à lui a permis de vérifier que le moteur était assez puissant pour entraîner le poussoir à la bonne vitesse.
Les tests étant concluants, nous avons pu assembler le moteur au prototype fabriqué par l’entreprise Esteve, et ainsi observer l’expérience du Démon de Maxwell en action pour la première fois !
L'intérêt de cette expérience est la validation d’un principe scientifique : le démon de Maxwell granulaire. En effet, l’expérience du démon de Maxwell montre une contradiction apparente du second principe de la thermodynamique. Dans notre proposition, nous voulons vérifier le démon de Maxwell granulaire.
Des billes sont équiréparties dans une boîte séparée en deux compartiments avec une petite ouverture sur la paroi qui les relie. Ils seront soumis à une vibration égale des deux côtés ce qui fera entrer en mouvement l’ensemble des billes. Au bout de quelques secondes, un effet contre intuitif va se produire. En effet, l’égalité du nombre de billes entre les deux blocs va être brisée, les billes vont se rassembler majoritairement du même côté.
Cette observation est explicable avec des principes de mécanique et de thermodynamique. Pour commencer, une paroi de la boîte va vibrer uniformément pour les deux compartiments afin d’agiter les billes. Ces dernières vont se déplacer dans l’ensemble des deux compartiments et changer de côté via l’ouverture.
Lorsqu’une bille rencontre une paroi ou une autre bille, elle repart avec moins de vitesse (et donc d’énergie) qu’avant son contact. Ce rapport avant-après le choc s’explique via le coefficient de restitution. Ce coefficient doit être le plus proche de 1 pour que les résultats de l’expérience soient les plus concluants.
Au bout d’un certain nombre de chocs, l’un des deux compartiments va aléatoirement avoir davantage de collisions que l’autre dans son enceinte. En conséquence ces billes là auront moins d’énergie pour atteindre l’emplacement du trou de la paroi. Elles ne pourront donc passer par l’ouverture entre les deux compartiments aussi facilement qu’avant, au contraire des autres grains qui passeront plus aisément. La brisure de symétrie sera donc apparente entre les deux parties. L’inégale répartition des billes apparaît.