Смекни!
smekni.com
Химия

Чудесное топливо будущего (стр. 1 из 2)

Реферат по химии


Ученика 9 «А» класса

средней школы № 117

г. Н. Новгород.

Учитель Пономарева М.Ю.

1998 г.

ПЛАН

1. Проблемы получения энергии.

2. Фотон вместо бензина.

3. Использование водородно-кислотного элемента.

4. Ядерные процессы.

5. Водородные двигатели.

6. Использование традиционного топлива в новом качестве.

Сейчас на человечество надвигается энергетический кризис, и пока официальная наука с прискорбием сообщает, что нет альтернативы традиционным источникам энергии - уголь, нефть, газ.

Огромную часть энергии дают нам АЭС и ГЭС. Поговорим об АЭС. На них используется энергия, получающаяся в результате расщепления атомного ядра. Но год назад Владимир Машков в своих исследованиях предложил расщеплять не тяжелые атомы, а легчайшие элементарные частицы.

Электроны и протоны будут превращаться в носители света – фотоны. При этом не образуется никаких осколков деления; вместо радиоактивных отходов мы получим энергию в чистом виде. На земле наступит экологический рай…

Самый наглядный пример превращения элементарных частиц в фотоны с выделением энергии – это шаровая молния. Она может существовать несколько минут, потому что имеет источник энергии. Не будь его – шаровая молния сразу бы распалась. Но она представляет собой некий плазменный комплекс, в котором электрические и магнитные поля формируют взаимопереходящие друг в друга бегущие и стоячие волны. В результате часть свободных электронов внутри объема шаровой молнии разлагается в энергию фотонов под действием электрических полей.

Фотонная энергетика открывает перед человечеством грандиозные перспективы. А, следовательно, уголь, нефть и газ перестанут использовать как топливо. На всех машинах установят источники фотонной энергии, горючим для которых станет атмосфера или кусок любого вещества.

Вот такую идею предложил известный исследователь физических полей и строения микромира, заместитель главного инженера Таганрогского авиационного завода Владимир Машков.

Но пока эти проекты не доступны и будут использоваться только в будущем, ну а сейчас уже ни у кого не остается сомнений, что человечество стоит на пороге эры нового топлива.

А пока разрабатываются новые проекты источников энергии. Например, водородно-кислотная система, извлекающая энергию из воды путем электролиза.

Проведем несложный опыт. В закрытый сосуд с разбав­ленным раствором серной кислоты погружены два платино­вых электрода. Один из них обтекается водородом, дру­гой - кислородом. Газы поступают из помещенных под электродами трубок, которые отделены друг от друга полунепроницаемой диафрагмой. Она препятствует прямому взаимодействию топлива, то есть водорода с кислородом. На аноде (положительном полюсе) молекулы водорода (Н2) благо­даря каталитическому действию поверхности платины дис­социируют на два атома (2Н), которые переходят в раствор в виде ионов Н+, оставляя свои электроны на платиновом аноде. Водородные ионы легко проходят через полунепроницаемую диафрагму в другую половину сосуда, на катоде (отрицательный полюс) кислород соединяется с ато­мами водорода или с водородными ионами и электронами, об­разуя воду. Если соединить оба полюса топливного эле­мента, то свободные электроны двинутся по нему от катода к аноду - в цепи потечет электрический ток.

_________________________________________________________

ПОТРЕБИТЕЛЬ

АНОД + - КАТОД

ЭЛЕКТРОЛИТ

Н

ДИАФРАГМА

Н2 О2

Физики сумели установить возможность ядерных реакций между легкими атомами, в том числе возможность реакций между атомами дейтерия (изотоп водорода).

2D + 2D = 1H + 3T

В результате получается атомы трития и протия - изо­топы водорода. К такой реакции неприменим закон сохранения массы, каким его представляла старая химия - в результате реак­ции получается недостача:

2x2.014102-1.007825-3.016049=0.00433Г

Это немалая недостача, она означает, что если бы удалось найти условия, при которых может протекать реак­ция между двумя молями тяжелого водорода, то согласно уравнению Эйнштейна E= mc2 можно было бы получить энер­гию:

0.00433x(3x1010)2Дж=3.9x1011Дж

Это немалая энергия. В наше время, чтобы получить такую энергию, приходится сжигать в топках котлов ни много, ни мало 13,5 т первосортного угля.

Между тем в соответствии с уравнением ядерной реак­ции такую энергию можно получить при затрате всего лишь 120, 6 кг. Что же мешает получать энергию из воды?

Чтобы атомы могли вступить в ядерную реакцию, их ядра должны столкнутся, то есть сблизится до расстояния, начи­ная с которого межъядерные силы уже могут преодолеть электрическое отталкивание - примерно 10-14м.

Но ядра атомов защищены своими электронными оболочками. Это оболочки простираются на расстояния в десятки тысяч раз больше. А самое главное - ядра заряжены и отталки­ваются друг от друга, как и все одноименно заряженные тела. Из закона Кулона следует, что потенциальная энергия (в джоулях) двух ядер, на расстояние 10-14м, должна быть равна:

Z1xZ2x(1.6x10-19)2x9x109

10-14

если между собой сталкиваются элементы с атомными но­мерами Z1 и Z2 .

Можно найти и скорость, с которой должны столк­нуться атомы, чтобы могла начаться ядерная реакция:

Z1xZ2

V = 5.3x108x

A

У дейтерия атомный номер Z=1. Масса изотопа А = 2, следовательно, скорость атомов должна быть: V = 3,8 x 106 м/с или 3800 км/с, что в 475 раз больше 1-ой кос­мической скорости. При обычной температуре физикам из­вестна средняя скорость теплового движения у атомов дейтерия, она равна всего лишь 1,9 м /с. При комнатной температуре, равной примерно 239 К, кинетическая энер­гия молекул возрастает пропорционально термодинамиче­ской температуре, или, что то же самое, пропорцио­нально квадрату скоро­сти. Следовательно, чтобы средняя скорость молекул дейтерия была достаточной для реакции между ядрами, нужно нагреть тяжелый водород до темпе­ратуры:

38002

Т = 293 х К = 1,2 х 109 К

1,92

Итак, сталкиваться и реагировать между собой могут только ядра дейтерия «нагретые» до температуры свыше миллиарда Кельвинов. Вот в этом то и заключается до­вольно серьезное затруднение для истинных героев науки - физиков.

Весьма заманчива своей дешевизной оказалась идея двигателя внутреннего сгорания, использующего в каче­стве топлива водород. Такой мотор, потребляя водород и воздух, выбрасывает в качестве продукта горения воду.

Американские исследователи Университета штата Окла­хома приспособили для водорода классический бензиновый автомобильный двигатель. Оказалось, что при прямом впрыскивании водорода в цилиндры - как в дизельных двигателях - отпадает надобность в опережении зажига­ния. Как показал анализ выхлопных газов, окислы серы и углерода в них вообще отсутствуют, а окислы азота со­держится лишь в незначительных количествах.

 
читать дальше
1
2
НАПИШИТЕ НАМ
Copyright © Smekni.com. All rigths reserved.