فرن عالي الكفاءة افعله بنفسك: اقترح أحد مبتكري خاركوف استخدام بخار الماء (فيديو). إمداد منطقة الاحتراق بالمياه أو البخار تعمل الأشعة تحت الحمراء على تسخين الفرن بشكل أسرع وأكثر اكتمالًا، حتى تلك الطوب التي كانت باردة سابقًا تسخن

مقدمة

لقد كتب الكثير عن الماء في المواد السابقة /1، 2، 3/. ولكن مع مرور الوقت، جاء فهم جديد وحقائق جديدة، ومعرفة ما هو ضروري للأفضل وأكثر التنظيم السليمعمليات الحصول على الطاقة من الماء.

يشكل الماء في الحالة السائلة سلسلة من جزيئاته H2O المرتبطة ببعضها البعض بواسطة إلكترونات الرابطة. الحد الأقصى لعدد الجزيئات في السلسلة، وفقًا لظروف قوة بلورة الماء السائلة الواحدة، هو 3761 قطعة. نفس عدد الإلكترونات. عندما يتم تدمير سلسلة، يمكن للإلكترونات الرابطة المحررة في ظل ظروف معينة أن تصبح مولدات طاقة مماثلة للإلكترونات الموجودة في سلاسل الوقود الهيدروكربونية. في حالة البخار المشبع، يتكون جزيء بخار الماء من ثلاث جزيئات ماء (ثالوث). عند المعلمات الحرجة، يكون الماء ثنائيًا. يتكون غاز الماء من جزيئات ماء فردية، وعادةً ما يرتبط إلكترون واحد بجزيء غاز الماء. مثل هذا الركام أو أيون الماء يكاد يكون محايدًا. لا توجد عمليات إطلاق طاقة تلقائية في غاز الماء، مما يؤكد بشكل غير مباشر عدم وجود إلكترونات حرة فيه. يمكن تمييز جميع الحالات الوسيطة الأخرى للمياه عن طريق العدد الوسيط المقابل لجزيئات الماء في مجاميع جزيئات الماء السائلة والبخارية والغازية، اعتمادًا على الضغط ودرجة الحرارة.

جزيء الماء قوي جدًا، لأنه حتى في الظروف فوق الحرجة لا ينقسم إلى ذرات. ومع ذلك، بالنسبة للآخرين التأثيرات الخارجيةعلى سبيل المثال، من المعروف أن التحليل الكهربائي للماء يتحلل إلى هيدروجين وأكسجين. يمكنهم المشاركة في الاحتراق التقليدي العادي. خاص بالمياه، مثل أي سائل، هو التجويف - وهو انتهاك للاستمرارية مع تكوين الفقاعات وانهيارها. في هذه الحالة، يتم تحقيق معايير عالية - الضغط ودرجة الحرارة، ويتم تنشيط الجزيئات، ويتم تدمير بعضها، ويتم تدمير جزء من الباقي بواسطة موجات الصدمة. تنتج مولدات الإلكترونات الحرة الطاقة من خلال التفاعل مع الأيونات الموجبة، وفي المقام الأول الأكسجين، وكذلك الهيدروجين والشظايا الأخرى الناتجة عن التدمير. ويحدث تفاعل ذري، يتضمن تكوين عناصر كيميائية جديدة، ومن أبرزها الهيليوم على سبيل المثال. ولهذا السبب تسمى بعض هذه العمليات "الاندماج البارد". ومع ذلك، لا يزال يتم الحصول على الطاقة، كما يمكن رؤيته، بسبب التدمير والتفكك وتقسيم الذرات وشظايا الماء أثناء التجويف في عملية PDF.

جزيء الماء قطبي ويمكنه أيضًا التفاعل ديناميكيًا كهربائيًا مع الإلكترون - مولد الطاقة بأكمله - من الطرف الموجب. على ما يبدو، يمكن أن يفسر هذا في بعض الحالات سهولة الحصول على الطاقة من الماء، على سبيل المثال، في مولدات حرارة التجويف. لنفس السبب، عند خلطه بالوقود الهيدروكربوني إلى النصف تقريبًا، يتكون وقود جديد، لا ينفصل مثل المستحلب، وتكون قيمته الحرارية مماثلة لتلك الخاصة بالوقود الهيدروكربوني.

يمكن أيضًا الحصول على الطاقة من الماء هيدروليكيًا بحتًا (المطرقة الهيدروليكية، والمكبس) عن طريق زيادة الضغط الأولي والتشغيل اللاحق لفرق الضغط للحصول على عمل مفيد. ويمكن الآن استبدال التفسير التقليدي المبهم لهذه الظاهرة بتفسير واضح يتمثل في ظاهرة تسارع الموجة الصوتية بمساعدة طاقة التذبذب والتفاعل مع بعضها البعض ومع بيئةجزيئات الماء ديناميكيًا كهربائيًا بمشاركة تدفق غاز الإلكترون. يمكن الحصول على الطاقة الزائدة بطريقة هيدروليكية أخرى - الدوران الذاتي للمياه تحت تأثير قوى كوريوليس.

من هذا وصف موجزتتبع خمس عمليات رئيسية كمصادر للطاقة مباشرة من الماء:

التحفيز (التدمير) والاحتراق، الاحتراق مثل أي مادة (FPVR)،

التجويف تليها PDF،

التحليل الكهربائي يليه الاحتراق التقليدي للغازات المنبعثة، بما في ذلك في المولد الكهروكيميائي (تخطيط القلب، خلية الوقود)،

تسارع الموجة الصوتية مع زيادة الضغط الأولي،

الدوران الذاتي تحت تأثير قوى كوريوليس.

أعتقد أن هذه الطرق لا تستنفد كل الطرق الممكنة ويمكن استخدامها إما بشكل فردي أو مجتمعة مع بعضها البعض لتعزيز التأثير وتسهيل استخراج الطاقة الزائدة مباشرة من الماء.

المحاضرة الثالثة

منتجات الاحتراق. الماء الناتج أثناء الاحتراق. طبيعة الماء. مادة معقدة. هيدروجين

أرجو أن تتذكروا جيدًا أنني في نهاية المحاضرة الأخيرة استخدمت عبارة "منتجات حرق الشمعة". بعد كل شيء، نحن مقتنعون أنه عندما تحترق الشمعة، يمكننا، باستخدام الأدوات المناسبة، الحصول على منتجات الاحتراق المختلفة منها. أولا، كان لدينا الفحم، أو السخام، الذي لم يخرج عندما تحترق الشمعة جيدا؛ ثانيًا، كانت هناك مادة أخرى لا تشبه الدخان، بل شيء آخر، ولكنها تشكل جزءًا من هذا التدفق العام الذي يصبح غير مرئي ويختفي بعد أن يرتفع من اللهب. وكانت هناك أيضًا منتجات احتراق أخرى، والتي سيتم مناقشتها بشكل أكبر. وتذكر أننا اكتشفنا أنه في تركيبة التيار الصاعد من الشمعة، يمكن تكثيف جزء واحد بوضع ملعقة باردة أو طبق نظيف أو أي جسم بارد آخر في طريقه، أما الجزء الآخر فلا يتكاثف. أولاً نقوم بفحص جزء التكثيف من المنتجات؛ ومهما قد يبدو الأمر غريبًا، إلا أننا سنجد أنه مجرد ماء. آخر مرة ذكرت ذلك بإيجاز - قلت للتو أنه من بين منتجات احتراق الشمعة التي يمكن تكثيفها، هناك أيضًا ماء. أود اليوم أن ألفت انتباهكم إلى الماء حتى تتمكنوا من دراسته بعناية ليس فقط فيما يتعلق بموضوعنا الرئيسي، ولكن أيضًا بشكل عام فيما يتعلق بمسألة وجوده على الكرة الأرضية.

الآن أنا مستعد تمامًا لإجراء تجربة حول تكثيف الماء من منتجات احتراق الشمعة، وقبل كل شيء سأحاول أن أثبت لك أنه ماء حقًا. ربما، أفضل طريقةإن إظهار حضورها للجمهور بأكمله في وقت واحد يعني إظهار بعض تأثير الماء، والذي سيكون مرئيًا بوضوح، ثم تجربة بهذه الطريقة ما يتجمع في قطرة في قاع هذا الكأس. (يضع المحاضر شمعة تحت الكوب بها خليط من الثلج والملح).

أرز. 11.

لدي هنا مادة معينة اكتشفها السير همفري ديفي؛ فهو يتفاعل بقوة مع الماء، وسأستخدم هذا لإثبات وجود الماء. هذا هو البوتاسيوم المستخرج من البوتاس. آخذ قطعة صغيرة من البوتاسيوم وأرميها في هذا الكوب. ترى كيف يثبت وجود الماء في الكوب - يشتعل البوتاسيوم ويحترق بلهب قوي ومشرق ويمتد في نفس الوقت على طول سطح الماء. الآن سأقوم بإزالة الشمعة التي كانت مشتعلة لبعض الوقت تحت كوبنا بمزيج من الثلج والملح؛ ترى قطرة ماء تتدلى من قاع الكأس - المنتج المكثف لحرق الشمعة. سأوضح لك أن البوتاسيوم سوف يعطي نفس التفاعل مع هذا الماء كما هو الحال مع الماء الموجود في الكوب. انظر... يشتعل البوتاسيوم ويحترق بنفس الطريقة تمامًا كما في التجربة السابقة. ألتقط قطرة ماء أخرى على هذا الكوب، وأضع عليها قطعة من البوتاسيوم، ومن طريقة إضاءتها، يمكنك الحكم على أن هذا هو الماء الموجود هنا. هل تتذكر أن هذا الماء نشأ من شمعة.

وبنفس الطريقة، إذا قمت بتغطية مصباح الكحول المضاء بتلك الجرة، فسوف ترى قريبًا كيف سيتشكل الضباب من الندى المتراكم عليه، وهذا الندى مرة أخرى هو نتيجة الاحتراق. من القطرات التي ستتساقط على الورقة التي وضعتها، سوف ترى بلا شك، بعد فترة، أن كمية لا بأس بها من الماء يتم إنتاجها من احتراق مصباح الكحول. لن أقوم بتحريك هذه الجرة، وبعد ذلك يمكنك أن ترى مقدار الماء المتراكم. وبالمثل، عن طريق وضع جهاز التبريد موقد غازسأحصل أيضًا على الماء، لأن الماء يتم إنتاجه أيضًا عند احتراق الغاز. تحتوي هذه الجرة على كمية معينة من الماء - الماء المقطر النقي المثالي الذي يتم الحصول عليه من احتراق الغاز المضيء؛ فهو لا يختلف عن الماء الذي يمكنك الحصول عليه عن طريق التقطير من نهر أو محيط أو نبع - فهو نفس الماء تمامًا.

الماء عنصر كيميائي، فهو دائمًا هو نفسه. يمكننا خلط مواد غريبة فيه أو إزالة الشوائب الموجودة فيه؛ ومع ذلك، فإن الماء على هذا النحو يظل دائمًا على حاله - صلبًا أو سائلًا أو غازيًا. هنا (يظهر المحاضر سفينة أخرى)الماء الذي يتم الحصول عليه عن طريق حرق مصباح الزيت. إذا تم حرق الزيت بشكل صحيح، يمكن أن ينتج كمية أكبر قليلاً من الماء. وهنا يتم استخراج الماء من شمعة الشمع من خلال تجربة طويلة جدًا. ولذا يمكننا فحص جميع المواد القابلة للاشتعال تقريبًا واحدة تلو الأخرى والتأكد من أنها إذا انبعثت لهبًا، مثل الشمعة، فعندما تحترق، يتم إنتاج الماء. يمكنك إجراء مثل هذه التجارب بنفسك. يعد مقبض البوكر مكانًا جيدًا للبدء، إذا كان بإمكانك وضعه فوق لهب الشمعة لفترة كافية حتى يظل باردًا، فيمكنك الحصول على قطرات من الماء عليه. ويصلح لذلك ملعقة أو مغرفة أو أي شيء بشكل عام، طالما أنه نظيف وله موصلية حرارية كافية، أي أنه يمكنه إزالة الحرارة وبالتالي تكثيف بخار الماء.

الآن، إذا أردنا أن نتعمق في كيفية حدوث هذا الإطلاق المذهل للمياه من المواد القابلة للاحتراق أثناء احتراقها، يجب أن أخبرك أولاً أن الماء يمكن أن يتواجد في حالات مختلفة. صحيح أنك على دراية بجميع تعديلات الماء، ولكن مع ذلك نحتاج الآن إلى إيلاء بعض الاهتمام لها حتى نتمكن من فهم كيف أن الماء، الذي يخضع لتغيراته المتنوعة، مثل بروتيوس، يبقى دائمًا نفس المادة - فهو لا يتغير. ولا يهم هل يتم الحصول عليه من الشمعة عند احتراقه، أو من الأنهار أو المحيطات.

في البداية، يكون الماء في أبرد حالاته جليدًا. ومع ذلك، أنا وأنت، كعلماء طبيعيين - بعد كل شيء، أتمنى أن نتحد أنا وأنت تحت هذا الاسم - عندما نتحدث عن الماء، فإننا نسميه ماء، بغض النظر عما إذا كان في حالة صلبة أو سائلة أو غازية؛ بالمعنى الكيميائي فهو دائمًا ماء. الماء عبارة عن مزيج من مادتين، إحداهما نحصل عليها من الشمعة، والثانية علينا أن نجدها خارجها.

يمكن أن يتواجد الماء على شكل جليد، وقد أتيحت لك مؤخرًا فرصة ممتازة للتحقق من ذلك. ويتحول الجليد مرة أخرى إلى ماء مع ارتفاع درجة الحرارة. يوم الأحد الماضي رأينا مثال ساطعهذا التحول الذي أدى إلى عواقب مؤسفة في بعض بيوتنا.

الماء في يدك. تتحول قائمة الانتظار إلى بخار إذا تم تسخينها بدرجة كافية. الماء الذي ترونه هنا أمامكم يتمتع بأكبر كثافة، وعلى الرغم من تغير وزنه وحالته وشكله والعديد من الخصائص الأخرى، إلا أنه يظل ماء. علاوة على ذلك، سواء حولناه إلى ثلج بالتبريد أو إلى بخار بالتسخين، فإن حجم الماء يزداد بطرق مختلفة: في الحالة الأولى، بشكل طفيف جدًا وبقوة كبيرة، وفي الحالة الثانية، يكون التغير في الحجم كبيرًا.

على سبيل المثال، آخذ هذه الأسطوانة المصنوعة من الصفيح ذات الجدران الرقيقة وأسكب فيها القليل من الماء. لقد رأيت كم سكبت قليلًا، ويمكنك بسهولة معرفة ارتفاع الماء في هذا الوعاء بنفسك: سيغطي الماء الجزء السفلي بطبقة يبلغ سمكها حوالي بوصتين. الآن سأقوم بتحويل هذا الماء إلى بخار لأوضح لك الفرق في الحجم الذي يشغله الماء في حالاته المختلفة - الماء والبخار.

الآن، دعونا ننظر إلى ما يحدث عندما يتحول الماء إلى جليد. ويمكن القيام بذلك عن طريق تبريده في خليط من الثلج المجروش والملح، وسأفعل ذلك لأريكم تمدد الماء في هذا التغيير إلى شيء ذي حجم أكبر. هذه هي زجاجات الحديد الزهر (يظهر واحد منهم)قوية جدًا وذات جدران سميكة جدًا - يبلغ سمكها حوالي ثلث البوصة. لقد تم ملؤها بعناية شديدة بالماء، دون ترك فقاعة من الهواء فيها، ثم تم ربطها بإحكام. عندما نقوم بتجميد الماء في هذه الأوعية المصنوعة من الحديد الزهر، سنرى أنها لا تستطيع احتواء الجليد الناتج. التوسع الذي يحدث بداخلهم سوف يمزقهم إلى أشلاء. هذه شظايا من نفس الزجاجات بالضبط. لقد وضعت الزجاجتين في خليط من الثلج والملح، وسترون أنه عندما يتجمد الماء، يتغير حجمه بقوة كبيرة.

الآن دعونا نلقي نظرة على التغيرات التي حدثت مع الماء الذي قمنا بغليه؛ اتضح أنه لم يعد سائلاً. يمكن الحكم على ذلك من خلال الظروف التالية. قمت بتغطية عنق القارورة التي كان الماء يغلي فيها الآن بزجاج الساعة. ترى ماذا يحدث؟ يطرق الزجاج بكل قوته، كما لو كان صمامًا في سيارة، لأن البخار المتصاعد من الماء المغلي يندفع بقوة إلى الخارج ويجعل هذا "الصمام" يقفز. يمكنك بسهولة معرفة أن الدورق مملوء بالكامل بالبخار، وإلا فلن يشق طريقه عبره. ترى أيضًا أن القارورة تحتوي على مادة معينة، أكبر بكثير من حجم الماء - فهي لا تملأ القارورة بأكملها فحسب، بل كما ترى، تطير في الهواء. إلا أنك لا تلاحظ انخفاضًا ملحوظًا في كمية الماء المتبقية، وهذا يوضح لك حجم التغير في الحجم عندما يتحول الماء إلى بخار.

دعونا نعود مرة أخرى إلى زجاجات المياه المصنوعة من الحديد الزهر، والتي أضعها في خليط التبريد هذا حتى تتمكن من مشاهدة ما يحدث لها. كما ترون، لا يوجد اتصال بين المياه المعبأة والثلج الموجود في الحاوية الخارجية. لكن يحدث انتقال للحرارة بينهما، فإذا نجحت التجربة (فبعد كل شيء، نحن نجريها على عجل كبير جدًا)، بعد فترة، بمجرد أن يسيطر البرد على الزجاجات ومحتوياتها، ستسمع صوت انفجار : وهذا سوف تنفجر واحدة من الزجاجات. وبعد فحص الزجاجات نجد أن محتوياتها عبارة عن قطع من الجليد مغطاة جزئيا بقشرة من الحديد الزهر، والتي تبين أنها ضيقة للغاية بالنسبة لها، لأن الجليد يشغل مساحة أكبر من الماء الذي يخرج منه. تم الحصول عليها. أنت تعلم جيدًا أن الجليد يطفو على الماء؛ إذا انكسر الجليد تحت الصبي في الشتاء وسقط في الماء، فهو يحاول الصعود على طوف جليدي يدعمه، لماذا يفكر الجليد، وربما ستجد تفسيرا: الجليد أكبر في الحجم من الماء الذي يأتي منه، لذلك فإن الجليد أخف، والماء أثقل.

أرز. 12.

دعونا نعود الآن إلى تأثير الحرارة على الماء. انظر إلى تيار البخار الخارج من هذه الأسطوانة الصفيحية! ومن الواضح أن البخار يملأه بالكامل، لأنه يخرج من هناك بهذه الطريقة. لكن إذا تمكنا من خلال الحرارة من تحويل الماء إلى بخار، فمن خلال البرد يمكننا إعادة البخار إلى الحالة السائلة. لنأخذ كوبًا أو أي جسم بارد آخر ونضعه فوق تيار البخار هذا - شاهد كيف يتشكل الضباب بسرعة! حتى يسخن الزجاج، سيستمر في تكثيف البخار في الماء - والآن يتدفق على جدرانه.

سأعرض لك تجربة أخرى لتكثيف الماء من حالة البخار إلى الحالة السائلة. لقد رأيت بالفعل أن أحد منتجات احتراق الشمعة هو بخار الماء. لقد تلقيناها على شكل سائل مما جعلها تستقر في قاع الكوب مع خليط التبريد. ولإظهار حتمية مثل هذه التحولات، سأقوم بفك عنق هذه الأسطوانة المصنوعة من الصفيح، والتي الآن، كما رأيت، مليئة بالبخار. دعونا نرى ما يحدث عندما نقوم بتبريد الجزء الخارجي من الاسطوانة وبالتالي نجبر بخار الماء على العودة إلى الحالة السائلة. (يصب المحاضر فوق الاسطوانة الماء الباردوفي الحال انضغطت جدرانه إلى الداخل.)ترى ما حدث.

إذا واصلت تسخين الأسطوانة بعد لف الرقبة، فسوف تتمزق بسبب ضغط البخار، وعندما يعود البخار إلى الحالة السائلة، تصبح الأسطوانة متسحقة، إذ يتشكل بداخلها فراغ كالفراغ. نتيجة تكثيف البخار. تُجبر السفينة على إفساح المجال، وتُضغط جدرانها إلى الداخل؛ على العكس من ذلك، إذا تم تسخين الأسطوانة الملولبة بالبخار أكثر، فسوف تنفجر من الداخل. أعرض عليكم هذه التجارب من أجل لفت انتباهكم إلى حقيقة أنه في جميع هذه الحالات لا يوجد تحول للمياه إلى مادة أخرى: فهي تظل ماء.

أرز. 13.

هل تتخيل كم يزداد حجم الماء عندما يتحول إلى الحالة الغازية؟ انظر إلى هذا المكعب (يظهر قدم مكعب)وبجانبه بوصة مكعبة.

لديهم نفس الشكل، ويختلفون فقط في الحجم. الآن، بوصة مكعبة واحدة من الماء كافية للتوسع إلى قدم مكعب كامل من البخار. والعكس صحيح من عمل البرد عليه عدد كبيرسيتم ضغط البخار إلى كمية صغيرة من الماء... (في هذه اللحظة انفجرت إحدى الزجاجات المصنوعة من الحديد الزهر).

نعم! انفجرت إحدى زجاجاتنا - انظر، يوجد صدع بطولها يبلغ عرضه ثُمن البوصة. (ثم ​​تنكسر زجاجة أخرى وينتشر خليط التبريد في كل الاتجاهات).فانفجرت الزجاجة الثانية. لقد مزقها الجليد، على الرغم من أن سمك الجدران المصنوعة من الحديد الزهر كان يبلغ حوالي نصف بوصة. هذا النوع من التغيير يحدث دائمًا للماء؛ لا أعتقد أنهم بحاجة بالضرورة إلى التحريض بشكل مصطنع. الآن فقط اضطررنا إلى استخدام مثل هذه الوسائل لترتيب فصل الشتاء لفترة وجيزة على نطاق صغير حول هذه الزجاجات بدلاً من شتاء طويل وقاسٍ حقيقي. ولكن إذا قمت بزيارة كندا أو أقصى الشمالستجد أن درجة الحرارة الخارجية هناك كافية لإنتاج نفس التأثير على الماء الذي حققناه هنا باستخدام خليط التبريد الخاص بنا.

ومع ذلك، دعونا نعود إلى منطقنا. لذلك، لا يمكن لأي تغييرات تحدث مع الماء أن تضللنا الآن. الماء هو نفسه الماء في كل مكان، سواء أتى من المحيط أو من لهب شمعة. فأين الماء الذي نحصل عليه من الشمعة؟ للإجابة على هذا السؤال، لا بد لي من القفز إلى الأمام قليلا. من الواضح تمامًا أن هذا الماء يأتي جزئيًا من الشمعة - لكن هل كان موجودًا في الشمعة من قبل؟ لا، لم يكن هناك ماء ضروري لاحتراق الشمعة سواء في الشمعة أو في الهواء المحيط. ينشأ الماء من تفاعلهما: يتم أخذ مكون واحد من الشمعة والآخر من الهواء. وهذا ما يجب علينا الآن أن نتتبعه لكي نفهم بشكل كامل ما هي العمليات الكيميائية التي تحدث في الشمعة عندما تحترق أمامنا على الطاولة.

كيف سنصل إلى هناك؟ أعرف العديد من الطرق، ولكن أريدك أن تكتشف ذلك بنفسك من خلال التفكير في ما قلته لك بالفعل.

أعتقد أنه يمكنك معرفة شيء مثل هذا. في بداية محاضرة اليوم، تناولنا مادة معينة، اكتشف السير همفري ديفي تفاعلها الغريب مع الماء.

وسأذكرك بهذا التفاعل من خلال تكرار التجربة مع البوتاسيوم مرة أخرى. يجب التعامل مع هذه المادة بحذر شديد: بعد كل شيء، إذا سقطت قطرة ماء على قطعة من البوتاسيوم، فسوف تشتعل النيران في هذا المكان على الفور، ومنه، بشرط أن يكون هناك وصول مجاني للهواء، فإن القطعة بأكملها ستشتعل فيها النيران بسرعة . إذن، البوتاسيوم معدن ذو بريق جميل ومشرق، يتغير بسرعة في الهواء، وكما تعلم، في الماء. أضع مرة أخرى قطعة من البوتاسيوم على الماء - كما ترى كم هو رائع أن تحترق، وتشكل نوعًا من المصباح العائم وتستخدم الماء للاحتراق بدلاً من الهواء.

الآن ضع بعض برادة الحديد أو نشارة الحديد في الماء. وسوف نجد أنهم يخضعون أيضًا للتغييرات. إنها لا تتغير بقدر هذا البوتاسيوم، ولكن إلى حد ما بطريقة مماثلة: فهي تصدأ وتؤثر على الماء، على الرغم من أنها ليست شديدة مثل هذا المعدن الرائع، ولكن بشكل عام، تفاعلها مع الماء هو من نفس طبيعة تفاعلها مع الماء. و تفاعل البوتاسيوم . قارن هذه الحقائق المختلفة في عقلك. هنا معدن آخر - الزنك؛ لقد أتيحت لك فرصة الاقتناع بقدرته على الاحتراق عندما أوضحت لك أنه عندما يحترق يتم الحصول على مادة صلبة. أعتقد أنك إذا أخذت الآن قطعة ضيقة من الزنك ووضعتها فوق لهب الشمعة، فسوف ترى ظاهرة، إذا جاز التعبير، وسيطة بين احتراق البوتاسيوم في الماء وتفاعل الحديد - نوع خاص من الاحتراق سوف يحدث يحدث. يحترق الزنك ويترك رمادًا أبيض. لذلك، نرى أن المعادن تحترق وتؤثر على الماء.

لقد تعلمنا خطوة بخطوة التحكم في تأثيرات هذه المواد المختلفة وجعلها تخبرنا عن نفسها. لنبدأ بالأجهزة. تشترك جميع التفاعلات الكيميائية في شيء واحد: وهي أنها تتكثف بالتسخين. ولذلك، يتعين علينا في كثير من الأحيان استخدام الحرارة إذا كنا بحاجة إلى دراسة تفاعل الأجسام بالتفصيل وبعناية. ربما تعلم بالفعل أن برادة الحديد تحترق جيدًا في الهواء، لكنني سأظل أوضح لك ذلك الآن من خلال التجربة، حتى تفهم جيدًا ما سأخبرك به عن تأثير الحديد على الماء. لنأخذ موقدًا ونجعل لهبًا مجوفًا - أنت تعرف السبب بالفعل: أريد جلب الهواء إلى اللهب ومن الداخل. ثم نأخذ قليلًا من برادة الحديد ونرميها في اللهب. انظر إلى أي مدى يحترقون. هذا هو التفاعل الكيميائي الذي يحدث عندما نشعل جزيئات الحديد هذه.

الآن دعونا ننظر إلى هذه أنواع مختلفةتفاعل واكتشف ماذا سيفعل الحديد عندما يلتقي بالماء. وسوف يخبرنا بكل هذا بنفسه، وبطريقة مسلية ومنهجية، وأنا متأكد من أنك سوف تحصل على متعة كبيرة.

أرز. 14.

لدي هنا موقد به أنبوب حديدي يمر عبره، مثل برميل البندقية. لقد ملأت هذا الأنبوب ببرادة حديدية لامعة ووضعتها فوق النار حتى أصبحت حمراء ساخنة. ومن خلال هذا الأنبوب يمكننا تمرير إما الهواء ليتلامس مع المكواة، أو البخار من هذه الغلاية الصغيرة، وربطها بنهاية الأنبوب.

يوجد هنا صمام يمنع بخار الماء من الدخول إلى الأنبوب حتى نحتاج إلى السماح له بالدخول.

يوجد في هذه الأوعية ماء، وقد حولته إلى اللون الأزرق حتى تتمكن من رؤية ما سيحدث بوضوح أكبر.

أنت تعلم جيدًا أنه إذا خرج بخار الماء من هذا الأنبوب، فمن المؤكد أنه سوف يتكاثف عند مروره عبر الماء؛ بعد كل شيء، أنت مقتنع بأن البخار، تبريده، لا يمكن أن يبقى في حالة غازية؛ وفي تجربتنا مع هذه الأسطوانة المصنوعة من الصفيح، رأيتم كيف تم ضغط البخار إلى حجم صغير، وكانت النتيجة تشويه الأسطوانة التي كان البخار موجودًا فيها. وهكذا، إذا بدأت بتمرير البخار عبر هذا الأنبوب، وكان الجو باردًا، فإن البخار سيتكاثف ويتحول إلى ماء؛ ولهذا السبب يتم تسخين الأنبوب لإجراء التجربة التي سأعرضها لكم الآن. سأدع البخار يدخل إلى الأنبوب بأجزاء صغيرة، وعندما تراه يخرج من الطرف الآخر للأنبوب، ستتمكن من الحكم بنفسك على ما إذا كان سيظل بخارًا أم لا.

لذا فإن البخار يتحول بالضرورة إلى ماء إذا انخفضت درجة حرارته. لكن هذا الغاز الذي يأتي من أنبوب ساخن والذي خفضت درجة حرارته بتمريره في الماء، يتجمع في وعاء ولا يتحول إلى ماء. سأضع هذا الغاز في اختبار آخر. (يجب أن يبقى الجرة مقلوبة، وإلا فإن المادة سوف تتبخر منه.)

أحضر الضوء إلى فتحة العلبة، يضيء الغاز بضوضاء طفيفة. من هذا يتضح أن هذا ليس بخار ماء - فالبخار يطفئ النار، لكنه لا يستطيع أن يحترق - ولكن هنا رأيت للتو أن محتويات الجرة كانت تحترق. يمكن الحصول على هذه المادة من الماء الذي يتم الحصول عليه في لهب الشمعة ومن الماء من أي أصل آخر. عندما يتم إنتاج هذا الغاز من خلال تأثير الحديد على بخار الماء، يصبح الحديد في حالة مشابهة جدًا للحالة التي وجدت بها برادة الحديد نفسها عندما تم حرقها. وهذا التفاعل يجعل الحديد أثقل مما كان عليه من قبل. إذا تم تسخين الحديد المتبقي في الأنبوب وتبريده مرة أخرى دون الوصول إلى الهواء أو الماء، فإن كتلته لا تتغير. لكن عندما مررنا تيارًا من بخار الماء عبر هذه النشارة الحديدية، تبين أن الحديد أثقل من ذي قبل: فقد ربط شيئًا من البخار بنفسه وترك شيئًا آخر يمر، وهو ما نراه في هذه الجرة.

والآن، بما أنه لا يزال لدينا وعاء ممتلئ بهذا الغاز، سأريكم شيئًا مثيرًا للاهتمام. هذا الغاز قابل للاشتعال، لذا يمكنني أن أشعل النار على الفور في محتويات هذه الجرة وأثبت لك قابليته للاشتعال؛ لكني أنوي أن أعرض عليك شيئًا آخر، إذا نجحت. الحقيقة هي أن المادة التي حصلنا عليها خفيفة للغاية. ويميل بخار الماء إلى التكاثف، لكن هذه المادة لا تتكثف، وتميل إلى الانتقال إلى الهواء. لنأخذ جرة أخرى فارغة، أي لا يوجد فيها سوى الهواء؛ ومن خلال فحص محتوياته بشظية مشتعلة، يمكنك الاقتناع بأنه لا يوجد شيء آخر فيه حقًا. الآن سآخذ وعاءً مملوءًا بالغاز الذي استخرجناه وسأعامله كما لو كان مادة خفيفة: سأمسك الجرتين رأسًا على عقب، وسأضع إحداهما تحت الأخرى وأقلبها. ماذا يوجد الآن في تلك الجرة التي كانت تحتوي على الغاز المستخرج من البخار؟ يمكنك أن ترى أنه لا يوجد الآن سوى الهواء هناك. وهنا؟ أنظر، هناك مادة قابلة للاشتعال هنا، والتي سكبتها من تلك الجرة في هذه بهذه الطريقة. لقد احتفظ الغاز بجودته وحالته وخصائصه - وهو الأمر الذي يستحق اهتمامنا أكثر لأنه تم الحصول عليه من الشمعة.

أرز. 15.

يمكن أيضًا الحصول على نفس المادة التي حصلنا عليها للتو من خلال تأثير الحديد على البخار أو الماء بمساعدة تلك المواد الأخرى التي، كما رأيت بالفعل، تعمل بقوة على الماء. إذا أخذت قطعة من البوتاسيوم، فبعد ترتيب كل شيء بشكل صحيح، يمكنك الحصول على هذا الغاز بالذات. إذا أخذنا قطعة من الزنك بدلاً من البوتاسيوم، فبعد فحصها بعناية فائقة، سنجد أن السبب الرئيسي لعدم قدرة الزنك، مثل البوتاسيوم، على التأثير على الماء لفترة طويلة، يعود إلى حقيقة أنه تحت تحت تأثير الماء، يتم تغطية الزنك بنوع من الطبقة الواقية. وبعبارة أخرى، إذا وضعنا الزنك والماء فقط في الوعاء الخاص بنا، فلن يتفاعلوا من تلقاء أنفسهم ولن نحصل على نتائج.

ماذا لو قمت بغسل الطبقة الواقية، أي المادة التي تتداخل معنا، عن طريق الذوبان؟ لهذا أحتاج إلى القليل من الحمض. وبمجرد أن فعلت ذلك، رأيت أن الزنك يعمل على الماء بنفس الطريقة التي يعمل بها الحديد، ولكن عند درجة الحرارة العادية. ولا يتغير الحمض إطلاقا إلا أنه يتحد مع أكسيد الزنك الناتج. لذلك أسكب القليل من الحمض في الوعاء - وتكون النتيجة كما لو كانت تغلي.

أرز. 16.

شيء غير بخار الماء ينفصل عن الزنك بكميات كبيرة. هنا علبة كاملة من هذا الغاز. يمكنك أن ترى أنه طالما أنني أحمل الجرة رأسًا على عقب، فإنها تحتوي تمامًا على نفس المادة القابلة للاشتعال التي حصلت عليها في تجربة الأنبوب الحديدي. ما نحصل عليه من الماء هو نفس المادة الموجودة في الشمعة.

الآن دعونا نتتبع بوضوح العلاقة بين هاتين الحقيقتين. وهذا الغاز هو الهيدروجين، وهو مادة تنتمي إلى ما نسميه العناصر الكيميائية لأنه لا يمكن تفكيكها إلى الأجزاء المكونة لها. الشمعة ليست جسمًا أوليًا، إذ يمكننا الحصول منها على الكربون، وكذلك الهيدروجين، أو على الأقل من الماء الذي تنبعث منه. ويسمى هذا الغاز بالهيدروجين لأنه عنصر عندما يتحد مع عنصر آخر ينتج الماء.

لقد تلقى السيد أندرسون بالفعل عدة علب من هذا الغاز. يتعين علينا إجراء بعض التجارب عليها، وأريد أن أوضح لك أفضل السبل للقيام بها. أنا لا أخشى أن أعلمك هذا: ففي نهاية المطاف، أريدك أن تقوم بالتجارب بنفسك، ولكن بشرط لا غنى عنه وهو أن تقوم بها بعناية وبعناية وبموافقة عائلتك. مع تقدمنا ​​في دراسة الكيمياء، فإننا مجبرون على التعامل مع المواد التي يمكن أن تكون ضارة جدًا إذا انتهى بها الأمر في المكان الخطأ. وبالتالي فإن الأحماض والنار والمواد القابلة للاشتعال التي نستخدمها هنا يمكن أن تسبب الضرر إذا تم استخدامها بلا مبالاة.

إذا كنت ترغب في إنتاج الهيدروجين، فيمكنك الحصول عليه بسهولة عن طريق صب قطع الزنك في حمض - الكبريتيك أو الهيدروكلوريك. وإليك نظرة على ما هو موجود العصور القديمةتسمى "الشمعة الفلسفية": وهي عبارة عن زجاجة ذات سدادة يمر من خلالها أنبوب. أضع بضع قطع صغيرة من الزنك فيه. سيخدمنا هذا الجهاز الصغير جيدًا الآن، لأنني أريد أن أوضح لك أنه يمكنك إنتاج الهيدروجين في المنزل وإجراء بعض التجارب عليه. في الإرادة. الآن سأشرح لك لماذا أملأ هذه الزجاجة بعناية شديدة حتى تكاد تكون ممتلئة، ولكن ليس تمامًا. يرجع هذا الاحتياط إلى حقيقة أن الغاز الناتج (الذي، كما رأيت، شديد الاشتعال) يكون شديد الانفجار عند مزجه بالهواء، وقد يسبب مشكلة إذا قمت بإشعال النار في نهاية هذا الأنبوب قبل كل شيء. تم طرد الهواء من الماء المتبقي في الفضاء. سأسكب حمض الكبريتيك هناك. لقد استخدمت القليل جدًا من الزنك والمزيد من حمض الكبريتيك مع الماء، لأنني بحاجة إلى أن يعمل جهازنا لبعض الوقت. لذلك، أختار عمدا نسبة المكونات بحيث يتم إنتاج الغاز بالكمية المناسبة - ليس بسرعة كبيرة وليس ببطء شديد.

أرز. 17.

الآن خذ الزجاج واحمله رأسًا على عقب على نهاية الأنبوب؛ وأتوقع أن الهيدروجين بسبب خفته لن يتبخر من هذا الزجاج لبعض الوقت. الآن سوف نتحقق من محتويات الزجاج لمعرفة ما إذا كان يحتوي على الهيدروجين. وأعتقد أنني لن أكون مخطئا عندما أقول إننا قد أدركنا ذلك بالفعل. (يحضر المحاضر شظية مشتعلة إلى جرة الهيدروجين.)حسنًا، كما ترى، الأمر كذلك. الآن سأحضر الشظية إلى نهاية الأنبوب. لذلك يحترق الهيدروجين، وهذه هي "شمعتنا الفلسفية".

يمكنك القول أن لهبها ضعيف، عديم الفائدة، لكنه حار جدًا لدرجة أنه من غير المحتمل أن يعطي أي لهب عادي نفس القدر من الحرارة. ويستمر في الاحتراق بالتساوي، والآن سأضع الجهاز حتى نتمكن من فحص ما سيخرج من هذا اللهب، واستخدام المعلومات التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة، حيث أن الشمعة تنتج الماء، وهذا الغاز يتم الحصول عليه من الماء، فلنا انظر ماذا ستعطينا عند الاحتراق، أي في نفس العملية التي مرت بها الشمعة عندما احترقت في الهواء. ولهذا الغرض، أضع دورقنا تحت هذا الجهاز حتى أتمكن من تكثيف كل ما يمكن أن ينشأ عن الاحتراق فيه. وبعد فترة قصيرة، ستشاهد ظهور الضباب في هذه الأسطوانة وسيبدأ الماء بالتدفق إلى أسفل الجدران. سيتصرف الماء الذي تم الحصول عليه من لهب الهيدروجين في جميع الاختبارات بنفس الطريقة تمامًا مثل الماء الذي تم الحصول عليه سابقًا: ففي نهاية المطاف، المبدأ العاماستلامه هو نفسه.

أرز. 18.

الهيدروجين مادة مثيرة للاهتمام. إنه خفيف جدًا لدرجة أنه يمكنه حمل الأشياء إلى الأعلى؛ فهو أخف بكثير من الهواء، وربما سأتمكن من إظهار ذلك لكم في تجربة قد يتمكن بعضكم من تكرارها إذا تمكنوا من ذلك. ها هي جرة لدينا - مصدر للهيدروجين، وهنا الماء والصابون. أرفق أنبوبًا مطاطيًا بالجرة، وفي الطرف الآخر يوجد أنبوب تدخين. ومن خلال غمسه في الماء والصابون، يمكنني نفخ فقاعات الصابون المملوءة بالهيدروجين. انظر، عندما أنفخ الفقاعات بأنفاسي، فإنها لا تبقى في الهواء، بل تسقط. الآن لاحظ الفرق عندما أملأ الفقاعات بالهيدروجين. (ثم ​​بدأ المحاضر بنفخ فقاعات الصابون بالهيدروجين، فتطايرت بعيداً إلى سقف القاعة).كما ترى، يوضح لك هذا مدى خفة الهيدروجين، لأنه لا يحمل معه فقاعة صابون عادية فحسب، بل يحمل أيضًا قطرة معلقة منه.

يمكن للمرء أن يثبت بشكل أكثر إقناعًا خفة الهيدروجين - فهو قادر على إنتاج فقاعات أكبر بكثير من هذه: بعد كل شيء، حتى في الأيام الخوالي بالونات. سيقوم السيد أندرسون الآن بتوصيل هذا الأنبوب بمصدر الهيدروجين لدينا، وسيكون لدينا تيار من الهيدروجين يخرج هنا، حتى نتمكن من نفخ كرة الكولوديون هذه. ولا يتعين عليّ حتى إزالة كل الهواء منه أولاً: فأنا أعلم أن الهيدروجين يمكنه حمله على أي حال. (هنا تم نفخ بالونين وانطلقا: أحدهما كان حرًا والآخر مقيدًا).وهنا واحدة أخرى، أكبر، مصنوعة من فيلم رقيق؛ سنملأها ونعطيها الفرصة للنهوض. سترى أن جميع الكرات ستستمر في البقاء في الأعلى حتى يتبخر الغاز منها.

ما هي نسبة الكتلة لهذه المواد - الماء والهيدروجين؟ نلقي نظرة على الطاولة. لقد اتخذت هنا الباينت والقدم المكعب كمقياسين للسعة، ووضعت الأرقام المقابلة لهما. تبلغ كتلة نصف لتر من الهيدروجين 3/4 حبة، وهي أصغر وحدة كتلة لدينا، وكتلة القدم المكعب تساوي 1/12 أونصة، في حين أن كتلة نصف لتر من الماء تبلغ 8750 حبة، والقدم المكعب من الماء تبلغ كتلته ما يقرب من ألف أوقية. وهكذا ترى مدى ضخامة الفرق بين كتلة قدم مكعب من الماء والهيدروجين.

لا أثناء احتراقه ولا بعد ذلك كمنتج احتراق، لا ينتج الهيدروجين أي مادة يمكن أن تصبح صلبة. عند احتراقه ينتج الماء فقط. يتصاعد الضباب من كوب بارد فوق لهب الهيدروجين ويتم إطلاق كمية ملحوظة من الماء على الفور. عندما يحترق الهيدروجين، لا يخرج شيء سوى نفس الماء الذي رأيته ينتج من لهب الشمعة. تذكر ظرفًا مهمًا: الهيدروجين هو المادة الوحيدة في الطبيعة التي تنتج الماء فقط عند حرقها.

والآن نحتاج إلى محاولة العثور على أدلة إضافية حول ماهية الماء، ولهذا سأعيقك قليلاً حتى تأتي إلى المحاضرة التالية أكثر استعدادًا لموضوعنا. يمكننا ترتيب الزنك بهذه الطريقة - والذي، كما رأيت، يعمل على الماء بمساعدة الحمض - بحيث يتم الحصول على كل الطاقة حيث نحتاج إليها. لدي قطب كهربائي خلفي، وفي نهاية محاضرة اليوم سأوضح لك ما يمكن أن يفعله حتى تعرف ما سنتعامل معه في المرة القادمة. هنا في يدي نهايات الأسلاك التي تنقل التيار من البطارية؛ سأجبرهم على التصرف على الماء.

لقد رأينا بالفعل قوة احتراق برادة البوتاسيوم والزنك والحديد، ولكن لم تظهر أي من هذه المواد مثل هذه الطاقة. (هنا يقوم المحاضر بتوصيل أطراف الأسلاك القادمة من البطارية الكهربائية فينتج وميض ساطع).يتم إنتاج هذا الضوء من خلال تفاعل ما يصل إلى أربعين دائرة من الزنك التي تشكل البطارية. هذه هي الطاقة التي يمكنني الاحتفاظ بها بين يدي حسب الرغبة بمساعدة هذه الأسلاك، على الرغم من أنها ستدمرني في لحظة إذا قمت، من خلال سهو، بتطبيق هذه الطاقة على نفسي: بعد كل شيء، فهي مكثفة للغاية، وال كمية الطاقة التي تبرز هنا قبل أن تتمكن من العد إلى خمسة (يقوم المحاضر بتوصيل القطبين مرة أخرى ويظهر التفريغ الكهربائي)كبيرة جدًا لدرجة أنها تساوي طاقة العديد من العواصف الرعدية مجتمعة. ولكي تقتنع بكثافة هذه الطاقة سأقوم بتوصيل أطراف الأسلاك التي تنقل الطاقة من البطارية إلى ملف فولاذي، وربما أستطيع حرق الملف بهذه الطريقة. مصدر هذه الطاقة هو التفاعل الكيميائي. في المرة القادمة سأطبق هذه الطاقة على الماء وسأريكم النتائج التي نحصل عليها.

مؤلف سميث هنري ديولف

المحاضرة الرابعة الهيدروجين في شمعة. يحترق الهيدروجين ويتحول إلى ماء. عنصر آخر من الماء هو الأكسجين، أرى أنك لم تتعب من الشمعة بعد، وإلا فلن تظهر الكثير من الاهتمام بهذا الموضوع. عندما كانت شمعتنا تحترق، كنا مقتنعين بأنها تعطي نفس الماء تمامًا

من كتاب الكون. دليل التعليمات [كيفية النجاة من الثقوب السوداء والمفارقات الزمنية وعدم اليقين الكمي] بواسطة غولدبرغ ديف

المحاضرة الخامسة: الأكسجين موجود في الهواء. طبيعة الجو. خصائصها. منتجات أخرى لاحتراق الشموع. حمض الكربونيك، خصائصه لقد رأينا بالفعل أنه يمكن الحصول على الهيدروجين والأكسجين من الماء الذي يتم الحصول عليه عن طريق حرق شمعة. أنت تعلم أن الهيدروجين يأتي من الشمعة، و

من كتاب تطور الفيزياء مؤلف أينشتاين ألبرت

منتجات التفاعل ومشكلة الفصل 8.16. وفي منشأة هانفورد، تنقسم عملية إنتاج البلوتونيوم إلى قسمين رئيسيين: إنتاجه فعليا في المرجل وفصله عن كتل اليورانيوم التي يتكون فيها. دعنا ننتقل إلى الجزء الثاني من العملية.

من كتاب 50 عاما من الفيزياء السوفيتية مؤلف ليشكوفتسيف فلاديمير ألكسيفيتش

V. أين تقع كل هذه المادة؟ ليست هناك حاجة لمحاولة وزن الكون بأكمله - ما عليك سوى العثور على طريقة لحساب وزن المجرات الفردية بدقة، وبذلك تكون قد انتهيت. كيف تحب هذه الفكرة: احسب عدد النجوم الموجودة في المجرة، وافترض أنها جميعها تشبه الشمس تقريبًا. في

من كتاب ماذا يخبرنا الضوء مؤلف سوفوروف سيرجي جورجيفيتش

المجال والمادة لقد رأينا كيف ولماذا فشلت وجهة النظر الآلية. كان من المستحيل تفسير جميع الظواهر بافتراض وجود قوى بسيطة تؤثر بين الجسيمات غير المتغيرة. المحاولات الأولى للابتعاد عن النظرة الآلية وإدخال المفاهيم الميدانية

من كتاب أطرق باب الجنة [ وجهة نظر علميةفي بنية الكون] بواسطة راندال ليزا

طبيعة وجود القوات النووية النوى الذريةوقوتها الهائلة ممكنة فقط لأن القوى النووية تعمل داخل أي نواة. بما أن النوى تحتوي على جسيمات مشحونة بشكل مماثل - البروتونات، مجتمعة على مسافات تصل إلى 10-13 سم، فيبدو أنها

من كتاب سيرة الذرة مؤلف كورياكين يوري إيفانوفيتش

كيف تم اكتشاف المادة أولاً على الشمس ثم على الأرض ساعد الضوء علماء الفلك في الحصول على الكثير من المعلومات حول النجوم والأجرام السماوية الأخرى. في الستينيات من القرن الماضي، انتبه علماء الفلك إلى ظاهرة واحدة مثيرة للاهتمام. في لحظات اكتمال كسوف الشمس، متى

من كتاب كيف تفهم قوانين الفيزياء المعقدة. 100 تجربة بسيطة وممتعة للأطفال وأولياء أمورهم مؤلف دميترييف الكسندر ستانيسلافوفيتش

الضوء ليس مادة. لقد أطلق الفيزيائيون منذ فترة طويلة على جميع الأجسام المحيطة بنا، السماوية والأرضية، اسم المادة، وكذلك الأجزاء التي تتكون منها - الجزيئات والذرات. المادة لديها عدد من الخصائص المميزة لها. وفي القرن التاسع عشر، تم تقديم هذه الخصائص بالشكل التالي.

من كتاب الكون! دورة البقاء [بين الثقوب السوداء. مفارقات الزمن، عدم اليقين الكمي] بواسطة غولدبرغ ديف

تحويل الضوء إلى مادة أدت دراسة الظروف التي يظهر فيها الضوء في أعماق المادة إلى تعميق معرفتنا ببنية الذرة والأجزاء المكونة لها - الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات - وما يسمى بالجسيمات الأولية. لقد أدخلت الفيزيائيين إلى عالم الصغير -

من كتاب العين والشمس مؤلف فافيلوف سيرجي إيفانوفيتش

مادة شفافة نحن نعرف كثافة الكتلة المخفية، ونعلم أنها باردة (أي تتحرك ببطء بالنسبة لسرعة الضوء)، والتي تتفاعل بشكل ضعيف للغاية في أحسن الأحوال، وبالتأكيد لا توفر أي تفاعل كبير مع الضوء. وهذا

من كتاب المؤلف

1939 18 يومًا 18 يومًا تفصل بين 18 فبراير و30 يناير. هذه تواريخ جديدة ومهمة جداً في سيرة الذرة، تعود إلى عام 1939. وقد تم تقديم تقريرين علميين في هذه الأيام. إحداها، التي قدمت إلى الأكاديمية الفرنسية للعلوم، كانت تسمى “البرهان التجريبي”.

من كتاب المؤلف

48 نقل الطاقة من خلال المادة للتجربة نحتاج إلى: عشرات العملات المعدنية الروبل. لقد واجهنا بالفعل موجات مختلفة. إليك تجربة قديمة أخرى تبدو مضحكة للغاية وتظهر كيف تمر الموجة عبر جسم ما، خذ قطعة نقدية صغيرة، على سبيل المثال

من كتاب المؤلف

V. أين تقع كل هذه المادة؟ ليست هناك حاجة لمحاولة وزن الكون بأكمله - ما عليك سوى العثور على طريقة لحساب وزن المجرات الفردية بدقة، وبذلك تكون قد انتهيت. كيف تحب هذه الفكرة: احسب عدد النجوم الموجودة في المجرة، وافترض أنها جميعها تشبه الشمس تقريبًا. في

لقد استخدم سائقي السيارات الماء منذ فترة طويلة كمادة مضافة للوقود وقاموا مسبقًا بإضافته قطرة إلى خليط الوقود في قناة السحب. الجليد. في الوقت نفسه، كان من الممكن استخدام ماركة البنزين أ-76بدلاً من أ-92القيادة دون فقدان الطاقة الجليدلأن إضافة بخار الماء إلى بخار البنزين في غرف الاحتراق يؤدي إلى زيادة رقم أوكتان البنزين، لذلك عند التشغيل بهذا الوضع المركب، أ-76- كان من الممكن ضبط زاوية التقدم كثيرًا "للأمام" دون تفجير الجليد. هل من الممكن تبديل إمدادات الوقود بالكامل؟ الجليدلبخار ماء واحد بدل البنزين السام الباهظ الثمن؟ تمامًا - ليس على الفور، ولكن تدريجيًا... ستساعدنا التكنولوجيا الجديدة وظاهرة التأثير الكهروهيدروديناميكي في الأزواج في ذلك.

شرارة انفجار كهربائي هيدروليكي لبخار الماء

الفكرة الأصلية تطبيق مفيدالصدمة الكهروهيدروليكية في أي سائل، على سبيل المثال، الماء، من أجل تحويل الطاقة الداخلية للسائل (الماء) المنبعثة في هذا التأثير إلى أنواع أخرى من الطاقة، فمن الممكن تمامًا تطويرها وتطبيقها بشكل أكثر فعالية على حالات الطور الخاصة بها على سبيل المثال، لنبض غير عادي إهد- تفكك بخار الماء في ح 2- غاز الوقود. أدناه حول هذا - بشكل أكثر دقة حول طرق استخدام هذا إهد- تأثير التحويل الفعال لبخار السوائل، مثل الماء، إلى وقود بخاري غازي جديد يحتوي على الهيدروجين واحتراقه لاحقًا عن طريق الانفجار الكهروهيدروليكي لبخار الماء.

احتمالات تحقيق تأثير تفكك بخار سائل معين إهد- التأثير في بخار الماء لتحويله إلى ح 2- الغاز - بلا شك. علاوة على ذلك، بهذه الطريقة من الممكن الحصول ليس فقط على الضغط على مكبس محرك الماء، ولكن في نفس الوقت أيضًا الحصول على الكهرباء من الماء.

وبالتالي، نقترح استخدام البخار السائل كوقود، على سبيل المثال، في محركات الجيل الجديد. الحرارة والكهرباء والضغط الزائد المفيد الناتج عن الانفجار الكهروحراري لبخار الماء (الضباب) هو خيال حقيقي!

ومن المعروف أن أصغر جزيئات الغبار المعلقة في الهواء أو، على سبيل المثال، جزيئات القطن ذات تركيز معين لكل وحدة حجم في وجود شرارة تكون عرضة للانفجار.

rnrnrnrnrnrnrnrnrn

والسبب هو ظهور وتطور سريع لتفاعلات السلسلة عالية السرعة للتأين والاحتراق السريع لهذا الوسط. فقط شرارة كهربائية صغيرة تكفي لهذا الانفجار. وقد تم بالفعل استخدام هذا التأثير الناتج عن انفجار الهباء الجوي، ولكن ليس بعد لأغراض مفيدة تمامًا. ومن الممكن تمامًا تسخير هذا التأثير المادي في عمل مفيد، على سبيل المثال، في محركات الجيل الجديد الخالية من الوقود.

تقنية تحويل البخار إلى H2-الوقود واحتراقه بسيطان للغاية. جوهر الطريقة باختصار. المبدأ الجديد الذي أقترحه لتحويل بخار الماء إلى ح 2- يتكون الوقود الغازي من تفكك البخار بالقوس الكهربائي ح 2و يا 2استخدام إهد-تأثير. ونتيجة لذلك، يصبح من الممكن الحصول على الطاقة الحرارية والميكانيكية والكهربائية من الطاقة الشاذة الناتجة عن انفجار قوس كهربائي لبخار الماء. يمكن تحقيق هذا التأثير، على سبيل المثال، في مولد بخار كهربائي متفجر غير عادي (وقود بخاري) يعمل على الماء.

لا تصدقني؟ثم قم بإلقاء نظرة فاحصة على أحدث التقنيات المعروضة. تتكون الطريقة المقترحة لاحتراق البخار من تفككه بالتفريغ الكهربائي وإطلاق كمية محلية منه رخيصة الثمن. ح 2يحتوي على وقود غازي من البخار العادي مع احتراقه المتزامن لاحقًا على النحو التالي.

أقترح تحويل الفاقد الحراري لمحرك البنزين الكلاسيكي إلى عمل مفيد، وهو تبخر الماء ومن ثم حرق هذا البخار!

سأشرح بمزيد من التفصيل. نقوم بتنفيذ العمليات البسيطة التالية بالتتابع:

1) تم الحصول عليه أولاً عن طريق التسخين والتبخر على مشعب العادم الجليدبخار الماء عالي الضغط (أو الماء والوقود)، الذي نحصل عليه من الماء من الحرارة الثانوية لمحرك الاحتراق الداخلي على شكل "لغو" لا يزال على مشعب العادم الجليد;

3) نقوم بتمرير تفريغ كهربائي عالي الجهد من خلال هذا البخار، على سبيل المثال من نظام إشعال كهربائي قياسي ولكن معزز، مع مدة شرارة وقوة قابلة للتعديل؛

4) وفي منطقة هذا التفريغ الكهربائي في جزء معين من البخار نحصل على جزء الإشعال الأولي ح 2أثناء هذا التفريغ، حيث تتفكك فيه بعض جزيئات البخار إلى جزيئات ح 2و يا 2وجزئيا إلى مكونات ذرية ح 2و يا 2;

5) ينفجر هذا الهيدروجين على الفور وبشكل متزامن تقريبًا مع مرور شرارة كهربائية (قوس) في منطقة الشرارة الكهربائية ويزيد من درجة الحرارة في هذا الاحتراق البادئ للاحتراق البخاري ؛

rnrnrnrnrnrnrnrnrn

6) نتيجة لذلك، يبدأ الاحتراق المكثف للحجم المحلي بأكمله لهذا الجزء من البخار، لأنه تم إصداره وحرقه ح 2يسرع العملية أكثر.

7) ونتيجة لزيادة الانهيار الجليدي في عملية تحويل البخار إلى غاز قابل للاشتعال، يتحول كامل حجم البخار إلى ح 2و يا 2ويبدأ بداية انفجار ناعم (صلب) لبخار الماء اعتمادًا على معلمات القوس الكهربائي ومعلمات البخار في غرفة التفريغ الكهربائي؛

8) ونتيجة لذلك، تتطور موجة صدمة الضغط، والتي تنتقل من خلال مخمدات خاصة إلى عنصر العمل، على سبيل المثال، من خلال مخفض الضغط - مكبس مرن خاص؛

9) يتم إمداد البخار المحترق من خلال مشعب الإخراج مرة أخرى إلى غرف التفريغ الكهربائي، ويتم إشعاله مرة أخرى عن طريق التفريغ الكهربائي، وينفجر بخار الماء - تتحرك المكابس - تسير السيارة وبالتالي تتكرر هذه العملية بشكل دوري - يتحول الماء إلى بخار مرة أخرى - ينفجر فيعمل المحرك، ثم مرة أخرى لأن البخار يتكثف مرارًا وتكرارًا، مثل هذا المحرك البخاري المائي الذي يعمل بالتفريغ الكهربائي لا يحتوي على عادم على الإطلاق وفي مسار الإخراج.

البخار هو الوقود من الدرجة الأولى لسياراتنا الحبيبة. ومع ذلك، يمكنك القيادة على الهواء وحده، وليس بالضرورة على الهواء المضغوط - ولكن ببساطة عن طريق حرقه بمهارة في غرف الاحتراق.

طيب الوقود... بالطبع هذا ضروري...ولكن فقط للتشغيل الأولي والإحماء الجليد.

انتباه!

رسومات النباتات التجريبية وتفسيرات الاختراع هي أعرف كيفمؤلف يتم توفيرها من قبلطلب على أساس تجاري

تمت دراسة تأثير إضافة الماء إلى منطقة الاحتراق فيما يتعلق بمشكلة حرق معلقات الماء والوقود - زيت الوقود المائي ومعلقات الفحم والماء (WCS)، وكذلك فيما يتعلق بمشكلة تقليل انبعاث أكاسيد النيتروجين . في اجتماع عقد في أكتوبر 1982. وفي اجتماع طوكيو، قدمت عدد من التقارير بيانات حول تأثير استبدال الوقود بالمعلقات على تكوين أكاسيد النيتروجين. عند استخدام الوقود السائل في شكل مستحلبات وقود الماء، عادة ما يتم تقليل محتوى أكاسيد النيتروجين في غازات المداخن بنسبة 20 - 30٪، كما يتم تقليل محتوى السخام بشكل كبير. ومع ذلك، عند إضافة 10% من الماء إلى زيت الوقود، تنخفض كفاءة الغلاية بنسبة 0.7%.

يمكن تقسيم النتائج المتعلقة بتأثيرات حقن الماء أو البخار من عدة دراسات إلى مجموعتين. ويدعي بعض الباحثين أنه حتى كمية كبيرة من بخار الماء ليس لها تأثير كبير على إنتاج أكاسيد النيتروجين، في حين يشير آخرون، على العكس من ذلك، إلى فعالية هذه الطريقة. وبالتالي، وفقا لبعض البيانات، عندما يتم حقن الماء في أجهزة احتراق الغلايات عند حرق الفحم وزيت الوقود والغاز، فإن الانخفاض في إنتاج أكاسيد النيتروجين لا يتجاوز 10٪. عندما يتم حقن الماء بكمية 110% من استهلاك الوقود (أو حوالي 14% من استهلاك الهواء) في الجزء المحيطي من الشعلة في فرن مجهز بفوهة زيت بسعة 29 جيجا كالوري/ساعة، فإن المحتوى انخفضت أكاسيد النيتروجين في منتجات الاحتراق بنسبة 22٪ فقط.

ومن الواضح أنه عند إدخال البخار أو الماء خلف منطقة تكوين أكسيد النيتروجين، فإنه لا ينبغي أن يكون له أي تأثير على تكوين أكسيد النيتروجين. إذا تم إدخالها في خليط الهواء والوقود، فيجب أن تؤثر على عملية الاحتراق وتكوين أكسيد النيتروجين بدرجة لا تقل عن كمية مماثلة من الغازات المعاد تدويرها من حيث الحجم والمحتوى الحراري.

ومن المعروف أن بخار الماء يؤثر على سرعة انتشار اللهب في لهب الهيدروكربونات، وبالتالي، يمكن أن يؤثر على حركية تكوين أكسيد النيتروجين، وحتى عند وصوله إلى قلب منطقة الاحتراق بكميات صغيرة، فإنه يؤثر بشكل كبير على إنتاج الأكاسيد.

أظهر البحث الذي أجراه P. Singh، والذي تم إجراؤه على غرفة احتراق تجريبية لتوربينات غازية، أن حقن الماء في قلب منطقة احتراق الوقود السائل يقلل من تكوين أكسيد النيتروجين والسخام، وإضافة البخار إلى المنطقة. يقلل الهواء الانفجاري من تكوين أكسيد النيتروجين، ولكنه يزيد من انبعاث أول أكسيد الكربون والهيدروكربونات. عند حقن الماء بنسبة 50% من كتلة الوقود السائل (6.5% من تدفق الهواء)، من الممكن تقليل إنتاج أكاسيد النيتروجين بمقدار مرتين، عند حقن 160% من الماء - بحوالي 6 مرات. حقن في صندوق الاحتراق 80 كجم. من الماء لكل 1 جيجا كالوري (9% من كتلة الهواء) من الغاز الطبيعي المحترق يقلل انبعاث أكاسيد النيتروجين من 0.66 إلى 0.22 جم/م3، أي. ثلاث مرات. وبالتالي، فإن إدخال البخار والماء، من وجهة نظر تقليل إنتاج أكاسيد النيتروجين، أمر واعد. ومع ذلك، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن إدخال الماء أو البخار بكمية تزيد عن 5 - 6٪ من كتلة الهواء الموردة إلى الشعلات يمكن أن يكون له تأثير سلبي على اكتمال احتراق الوقود وأداء الشعلات. غلاية. على سبيل المثال، عندما تم إدخال 12% من البخار (بالنسبة للهواء) إلى غرفة الاحتراق لوحدة توربينات الغاز، زاد إنتاج أول أكسيد الكربون من 0.015 إلى 0.030%، والهيدروكربونات من 0.001 إلى 0.0022%. وتجدر الإشارة إلى أن تزويد الغلاية بالبخار بنسبة 9-10% يؤدي إلى انخفاض كفاءتها بنسبة 4-5%.

يؤدي إدخال بخار الماء إلى تكثيف تفاعلات الاحتراق، وقبل كل شيء، الاحتراق اللاحق لثاني أكسيد الكربون بسبب الكمية الإضافية من جذري الهيدروكسيل (OH):

على ما يبدو، يمكن تفسير الانخفاض الطفيف في تكوين أكسيد النيتروجين عند إمداد البخار أو الماء إلى منطقة الاحتراق بما يلي:

أ) النقصان درجة الحرارة القصوىفي منطقة الاحتراق

ب) تقليل وقت الإقامة في منطقة الاحتراق بسبب تكثيف احتراق ثاني أكسيد الكربون وفقًا للتفاعل (1.9)؛

ج) استهلاك جذري الهيدروكسيل في التفاعل (1.8)؛

إن إمداد البخار أو الماء إلى منطقة الاحتراق من أجل تقليل تكوين أكاسيد النيتروجين له أهمية كبيرة للباحثين، ويرجع ذلك أساسًا إلى الظروف التالية:

- استهلاك منخفض نسبياً للوسط وغياب الحاجة إلى بناء خطوط أنابيب ذات أقطار كبيرة؛

- تأثير إيجابي ليس فقط على تقليل أكاسيد النيتروجين، ولكن أيضًا على الاحتراق اللاحق لأول أكسيد الكربون و3,4-بنزبيرين في الشعلة؛

- إمكانية استخدامه عند حرق الوقود الصلب.

إن حقن الرطوبة أو البخار في الفرن كوسيلة لتقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين أمر بسيط وسهل التحكم وله تكاليف رأسمالية منخفضة. في غلايات الغاز والزيت، يسمح بتقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين بنسبة 20 - 30%، ولكنه يتطلب استهلاك الحرارة لتكوين البخار ويسبب زيادة في فقد غازات المداخن. عند الاحتراق الوقود الصلبالنتائج ضئيلة جدا. تجدر الإشارة إلى أن فعالية قمع أكسيد النيتروجين تعتمد إلى حد كبير على طريقة إمداد منطقة الاحتراق بالمياه.

التنفيذ العملي لتخفيض أكاسيد النيتروجين من خلال حقن البخار

قامت أكاديمية البوليتكنيك الحكومية البيلاروسية، بالتعاون مع مصنع تشابينكوفسكي للسكر، بتطوير وتنفيذ حل تقني فعال من خلال توفير البخار من الأختام النهائية والتسربات من قضبان صمامات التوقف والتحكم الأوتوماتيكية TR-6-35/ 4 توربينات إلى غلايات GM-50، تقلل من الاستهلاك النوعي للوقود المكافئ لتوليد الكهرباء بنسبة 0.9% (60 طنًا من الوقود المكافئ سنويًا)، وتحسين الحرق اللاحق لأول أكسيد الكربون (وفقًا لنتائج الاختبار) بنسبة 40% على الأقل ، انخفاض في تركيز انبعاثات أكسيد النيتروجين بنسبة 31.6٪، ومع توزيع الكمية الكاملة لأختام البخار لغلايتين عاملتين عند الحمل المقدر - في المتوسط ​​بنسبة 20-21٪.

في وحدات التوربينات من نوع التكثيف (مع استخلاص البخار المتحكم فيه وعدم وجود نفايات)، يتم عادةً تفريغ البخار من موانع التسرب الطرفية لإغلاق المبردات. من الممكن توصيل خط أنابيب شفط البخار من غرف صندوق الحشو الخاصة بأختام التوربينات بسخان مياه الشبكة منخفض الإمكانات أو سخان مياه مكياج. عيب هذه التركيبات هو انخفاض الكفاءة الحرارية بسبب إزاحة بخار الاستخلاص من السخان المتجدد منخفض الضغط الذي يتبع مبردات الختم (على طول خط المكثفات).

في وحدات توربينات التدفئة، عندما يتم تشغيلها في الوضع العادي ويتم تشغيل خط إعادة تدوير المكثف، يتم فقدان حرارة بخار الختم مع ماء تبريد المكثف.

في الدوائر الحرارية لوحدات التوربينات القوية، تدخل كمية كبيرة من الهواء مع البخار من الغرف الأخيرة لأختام المتاهة إلى المرحلة الأولى من مبرد بخار الختم النهائي (OU)، والذي يكون تحت فراغ طفيف. وبالتالي، في وحدة الطاقة بسعة 300 ميجاوات، يتم امتصاص أكثر من 50٪ من كتلة الهواء فيها، وفي المرحلة الثانية من نظام التشغيل تحتوي بالفعل على أكثر من 70٪. وفي الوقت نفسه، من المعروف أنه عندما يكون محتوى الهواء في البخار 5% أو أكثر، فإن تكثيف البخار على سطح الأنبوب يحدث بشكل غير مرضي للغاية. عند توصيل خطوط أنابيب شفط البخار من أختام التوربينات بفرن الغلاية، بالإضافة إلى البخار، سيتم توفير كمية كبيرة من الهواء لها، والتي يتم إلقاؤها في الغلاف الجوي في ظل المخططات الحرارية التقليدية. يساعد إعادة البناء هذا على زيادة كفاءة المرجل.

في وحدات التوربينات ذات الضغط الخلفي، لا يوجد مسار تسخين مكثف، وبالتالي، لا يوجد نظام تشغيل يمكن من خلاله تسخين مكثفات التوربينات الرئيسية. في حالة عدم وجود مستهلك إضافي للحرارة، تعمل هذه التوربينات عن طريق إطلاق البخار من الأختام إلى الغلاف الجوي. يؤدي هذا إلى الفقدان الكامل لسائل التبريد الذي تم إزالته من الأختام والحرارة الموجودة فيه. مع الأخذ في الاعتبار البخار المحتمل العالي من أختام جذع الصمام، فإن درجة حرارة خليط الهواء المنطلق في الغلاف الجوي، وفقًا للبيانات التجريبية، تتجاوز درجة حرارة غازات مداخن الغلاية بمقدار 50-150 درجة مئوية. يبدو أن إدراج مثل هذه الإعدادات هو الأكثر فعالية.

وبالتالي فإن استخدام منتج تم تطويره واختباره لا يتطلب عمليا تكاليف رأسمالية إضافية الحل الفنييزيد من كفاءة الغلايات، وله تأثير إيجابي على الاحتراق اللاحق لخليط الكربون والبنزوابيرين في الشعلة، ويقلل من انبعاثات الشوائب الضارة في الغلاف الجوي.

يمكن أيضًا تحقيق تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين من غازات مداخن الغلايات في محطات الطاقة الحرارية عن طريق تغذية البخار من أجهزة نزع الهواء (اعتمادًا على نوع مزيل الهواء والضغط الموجود فيه) في فرن الغلاية (في قناة الهواء الساخن أو في مشعب شفط المروحة) دون تقليل كفاءة التثبيت.

نوصي بالقراءة

المعدات الكهربائية

الكلمات القديمة ومعناها

أساسيات الهندسة الكهربائية

مميزات وعيوب مهنة عالم البيئة 5 مهن تتعلق بالبيئة

محرك كهربائي

طيور الغراب: الوصف والصورة والنظام الغذائي وخصائص وخصائص النوع المسؤول في عائلة الغراب

المقابس والمفاتيح

أنواع الطاووس وأوصافها وصورها

القياسات والحسابات

ما هي بعض المؤامرات للأحذية؟

أساسيات الهندسة الكهربائية

تعويذة الحظ السعيد: أن يكون لديك الحظ دائمًا في كل شيء. تعويذة الحظ السعيد على الأقراط.