La reacción de la quema de hidrógeno en oxígeno. Temperatura de combustión de hidrógeno: descripción y condiciones de reacción, aplicación en maquinaria
Uno de los problemas actuales es la contaminación ambiental y los recursos energéticos limitados de origen orgánico. Una forma prometedora de resolver estos problemas es usar hidrógeno como fuente de energía. En el artículo, considere el problema de la quema de hidrógeno, la temperatura y la química de este proceso.
¿Qué es el hidrógeno?
Antes de considerar la pregunta de qué temperatura de la combustión del hidrógeno, es necesario recordar lo que es esta sustancia.
El hidrógeno es el elemento químico más fácil que consiste en un solo protón y un electrón. En condiciones normales (Presión 1 ATM., Temperatura 0 O C) Está presente en un estado gaseoso. Su molécula (H 2) está formada por 2 átomos de este elemento químico. El hidrógeno es la tercera prevalencia en el elemento en nuestro planeta, y primero en el universo (alrededor del 90% de toda la materia).
El gas de hidrógeno (H 2) no huele, sabor y colores. Sin embargo, no es tóxico, cuando el contenido de él en el aire atmosférico es un pequeño por ciento, entonces una persona puede ser sofocante, debido a la falta de oxígeno.
Es curioso observar que aunque aunque desde un punto de vista químico, todas las moléculas H2 son idénticas, sus propiedades físicas son algo diferentes. El punto es todo en la orientación de los giros de los electrones (son responsables de la aparición del momento magnético), que pueden ser paralelos y anti-paralelos, tal molécula se llama orto y paracaidismo, respectivamente.
Reacción de combustión química
Teniendo en cuenta la pregunta, las temperaturas de combustión de hidrógeno con oxígeno, presentamos una reacción química que describe este proceso: 2H 2 + O 2 \u003d\u003e 2H 2 O. Es decir, 3 moléculas (dos hidrógeno y un oxígeno) están involucradas en la reacción , y el producto es dos moléculas de agua. Esta reacción describe la combustión a partir de un punto de vista químico, y se puede juzgar de acuerdo con ella que después de su pasaje, solo sigue siendo agua limpia, lo que no contamina el medio ambiente, ya que sucede cuando ocurre la combustión del combustible orgánico (gasolina, alcohol).
Por otro lado, esta reacción es exotérmica, es decir, además del agua, resalta cierta cantidad de calor que se puede usar para accionar máquinas y cohetes, así como para transferirlo a otras fuentes de energía, por ejemplo, electricidad.
Mecanismo del proceso de quema de hidrógeno.
La respuesta química descrita en el párrafo anterior se conoce a cualquier estudiante de secundaria, pero es una descripción muy aproximada del proceso que ocurre en la realidad. Cabe señalar que hasta mediados del siglo pasado, la humanidad no sabía cómo se produce la quema de hidrógeno en el aire, y en 1956, el Premio Nobel de Química fue otorgado por su estudio.
De hecho, si pisa las moléculas O 2 y H 2, entonces no se producirá ninguna reacción. Ambas moléculas son lo suficientemente estables. Para que ocurra la quema, se forma el agua, es necesaria la existencia de radicales libres. En particular, H, O átomos y grupos OH. A continuación se muestra una secuencia de reacciones que se producen en la realidad cuando se quema el hidrógeno:
- H + O 2 \u003d\u003e OH + O;
- Oh + H 2 \u003d\u003e H2 O + H;
- O + H 2 \u003d OH + H.
¿Qué se puede ver en estas reacciones? Con la quema de hidrógeno, se forma agua, sí, a la derecha, pero solo sucede cuando se produce el grupo de dos átomos OH con la molécula H2. Además, todas las reacciones ocurren con la formación de radicales libres, lo que significa que se lanza el proceso de autogestión de la quema.
Por lo tanto, el punto clave en el inicio de esta reacción es formar radicales. Aparecen si trae un partido de quema a la mezcla de oxígeno-hidrógeno, o si calienta esta mezcla por encima de una cierta temperatura.
Iniciación de reacción
Como se señaló, se puede hacer de dos maneras:
- Con la ayuda de una chispa que debe proporcionar solo 0,02 MJ calor. Este es un valor de energía muy pequeño, para la comparación, digamos que un valor similar para la mezcla de gasolina es de 0.24 MJ, y para metano - 0.29 MJ. Con una disminución de la presión, la energía de iniciación de la reacción está creciendo. Entonces, en 2 kPa, ya es de 0.56 MJ. En cualquier caso, estos son valores muy pequeños, por lo que la mezcla de hidrógeno-oxígeno se considera fácilmente inflamable.
- Utilizando la temperatura. Es decir, la mezcla de oxígeno-hidrógeno se puede calentar simplemente, y por encima de cierta temperatura, la llama. Cuando esto sucede depende de la presión y la relación porcentual de los gases. En una amplia gama de concentraciones a la presión atmosférica, la reacción automática se produce a temperaturas superiores a 773-850 K, es decir, por encima de 500-577 o C. Esto son valores bastante altos en comparación con una mezcla de gasolina, que comienza a Auto-propagado a temperaturas inferiores a las 300 o C.
Porcentaje de gases en una mezcla combustible.
Hablando sobre la temperatura de la quema de hidrógeno en el aire, se debe tener en cuenta que no todas las mezclas de estos gases se unan al proceso en consideración. Se establece experimentalmente que si la cantidad de oxígeno es inferior al 6% en volumen, o si la cantidad de hidrógeno es inferior al 4% en volumen, entonces no será una reacción. Sin embargo, los límites de la existencia de una mezcla combustible son lo suficientemente anchos. Para el aire, el porcentaje de hidrógeno puede ser de 4,1% a 74.8%. Tenga en cuenta que el valor superior acaba de corresponder al mínimo requerido de oxígeno.
Si se considera el oxígeno puro, entonces, aquí los límites son aún más anchos: 4.1-94%.
Reducir la presión de los gases conduce a una reducción en los límites especificados (los aumentos de límite inferior, la parte superior se reduce).
También es importante entender que en el proceso de quema de hidrógeno en el aire (oxígeno), los productos de reacción que surgen (agua) conducen a una disminución en la concentración de reactivos, lo que puede llevar al cese del proceso químico.
Ardor de seguridad
Esta es una característica importante de la mezcla inflamable, ya que le permite juzgar que la reacción ocurre con calma, y \u200b\u200bse puede controlar, o el proceso tiene un carácter explosivo. ¿De qué depende la velocidad de la quema? Por supuesto, sobre la concentración de reactivos, de la presión, así como en la cantidad de "semillas" de energía.
Desafortunadamente, el hidrógeno en un amplio intervalo de concentración es capaz de quemar explosivo. Las siguientes figuras se dan en la literatura: 18.5-59% de hidrógeno en la mezcla de aire. Además, en los bordes de este límite, la mayor cantidad de energía por unidad de volumen se libera como resultado de la detonación.
La naturaleza marcada de la combustión representa un mayor problema para usar esta reacción como fuente de energía controlada.
La temperatura de la reacción de la combustión.
Ahora nos acercamos directamente a la respuesta a la pregunta de qué temperatura más baja de la combustión del hidrógeno. Es 2321 a o 2048 o C para una mezcla con 19.6% H 2. Es decir, la temperatura de combustión del hidrógeno en el aire es superior a 2000 O C (para otras concentraciones, puede alcanzar 2500 o c), y en comparación con la mezcla de gasolina, es un número enorme (para gasolina aproximadamente 800 o C) . Si le quema hidrógeno en oxígeno puro, entonces la temperatura de la llama será aún mayor (hasta 2800 o C).
Tal temperatura de llama alta representa otro problema en el uso de esta reacción como fuente de energía, ya que no hay aleaciones actualmente, lo que podría funcionar durante mucho tiempo en condiciones tan extremas.
Por supuesto, este problema se resuelve si se utiliza un sistema de enfriamiento de cámara bien pensado, donde se produce la quema de hidrógeno.
Número de calor liberado
Como parte de la temperatura de la combustión de hidrógeno, es curioso también conducir datos sobre la cantidad de energía que se asigna durante esta reacción. Para diferentes condiciones y composiciones de la mezcla combustible, los valores se obtuvieron de 119 MJ / kg a 141 MJ / kg. Para entender cuánto es, observamos que un valor similar para la mezcla de gasolina es de aproximadamente 40 MJ / kg.
El rendimiento energético de la mezcla de hidrógeno es mucho mayor que la gasolina, que es una plana enorme para su uso como combustible para los motores de combustión interna. Sin embargo, y aquí no es tan simple. Se trata de la densidad de hidrógeno, es demasiado baja en la presión atmosférica. Entonces, 1 m 3 de este gas pesa solo 90 gramos. Si quema este 1 m 3 H 2, entonces se dispone de aproximadamente 10-11 MJ de calor, que ya es 4 veces menor que cuando se quema 1 kg de gasolina (un poco más de 1 litro).
Las cifras anteriores sugieren que usar la reacción de la quema de hidrógeno, es necesario aprender a almacenar este gas en cilindros de alta presión, lo que crea dificultades adicionales, tanto en la cuestión tecnológica como en términos de seguridad.
El uso de la mezcla combustible de hidrógeno en la técnica: problemas.
Inmediatamente es necesario decir que en la actualidad, la mezcla combustible de hidrógeno ya se usa en algunas áreas de actividad humana. Por ejemplo, como combustible adicional para misiles espaciales, como fuentes para generar energía eléctrica, así como en los modelos experimentales de automóviles modernos. Sin embargo, la escala de esta aplicación es escasa, en comparación con los de combustible orgánico y, por regla general, son experimentales. La razón de esto no solo es dificultades para controlar la reacción en sí, sino también en almacenamiento, transporte y producción H 2.
El hidrógeno en la Tierra prácticamente no existe en su forma pura, por lo que debe obtenerse de varios compuestos. Por ejemplo, fuera del agua. Este es un método bastante popular actualmente, que se lleva a cabo al pasar una corriente eléctrica a través de H2O. Todo el problema es que consume más energía de lo que se puede obtener al quemar H 2.
Otro problema importante es el transporte y almacenamiento de hidrógeno. El hecho es que este gas, debido a los tamaños pequeños de sus moléculas, es capaz de "partir" de cualquier contenedores. Además, cayendo en la red de metal de aleaciones, causa su fragmento. Por lo tanto, el método más efectivo de almacenamiento H2 es el uso de átomos de carbono que pueden asociar firmemente el gas "esquivo".
Por lo tanto, el uso de hidrógeno como combustible a una escala más o menos amplia es posible solo si se usa como "ahorro" de electricidad (por ejemplo, traducir energía eólica y solar en hidrógeno utilizando la electrólisis del agua), o si aprende Para entregar H 2 del espacio (donde hay mucho) al suelo.
Que maldecir la oscuridad
mejor para ligar al menos
Una vela pequeña.
Confucio
Al principio
Los primeros intentos de entender el mecanismo de combustión están asociados con los nombres del inglés Robert Boyl, el francés Antoine Laurent Lavauzier y el mikhail ruso Vasilyevich Lomonosov. Resultó que cuando se quema, la sustancia no "desaparece", como se cree ingenuamente una vez, y se convierte en otras sustancias, principalmente gaseosas y, por lo tanto, invisibles. Lavoisier en 1774 mostró por primera vez que cuando la combustión del aire es aproximadamente quinta parte de ella. Durante el siglo XIX, los científicos investigaron los procesos físicos y químicos que acompañan la combustión. La necesidad de tal trabajo fue causada principalmente por incendios y explosiones en minas.
Pero solo en el último trimestre del siglo XX, se identificaron las reacciones químicas básicas que acompañan a la quema, y \u200b\u200bhasta el día de hoy se mantuvieron muchos puntos oscuros en la química. Son investigados por los métodos más modernos en muchos laboratorios. Estos estudios tienen varios objetivos. Por un lado, es necesario optimizar los procesos de combustión en los hornos de HTP y en los cilindros de los motores de combustión interna, prevenir la quema explosiva (detonación) cuando se comprime en el cilindro del automóvil de la mezcla de gasolina de aire. Por otro lado, es necesario reducir la cantidad de sustancias nocivas generadas durante el proceso de combustión, y al mismo tiempo, para buscar medios más efectivos para extinguir el fuego.
Hay dos tipos de llamas. El combustible y el agente oxidante (la mayoría de los oxígeno a menudo) pueden ser empujados por la fuerza o espontáneamente a la zona de quema del apodio y la mezcla ya en la llama. Y se puede mezclar de antemano: tales mezclas pueden quemar o incluso explotar en ausencia de aire, como, por ejemplo, en polvo, mezclas pirotécnicas para fuegos artificiales, combustibles de cohetes. La combustión puede ocurrir tanto con la participación de oxígeno que ingresa a la zona de combustión con aire y con la ayuda de oxígeno concluyó en la sustancia oxidante. Una de estas sustancias - sal de Bertolet (clorato de potasio KCLO 3); Esta sustancia le da fácil oxígeno. Agente oxidante fuerte - ácido nítrico HNO 3: En su forma pura, enciende muchas materias orgánicas. Los nitratos, las sales de ácido nítrico (por ejemplo, en forma de fertilizante, potasa o nitrato de amonio), son fácilmente inflamables si se mezclan con sustancias combustibles. Otro poderoso oxidante, nitrógeno nitroxido n 2 O 4 - componente de combustibles de cohetes. El oxígeno puede reemplazar tales agentes oxidantes fuertes, como el cloro, en el que muchas sustancias están ardiendo, o flúor. El flúor puro es uno de los oxidantes más fuertes, el agua está ardiendo en su jet.
Reacciones de cadena
Los fundamentos de la teoría de la combustión y la propagación de la llama se colocaron a fines de los años 20 del siglo pasado. Como resultado de estos estudios, se descubrieron reacciones de la cadena de ramificación. Para este descubrimiento, el físico doméstico Nikolai Nikolayevich Semenov y el investigador inglés Syril Khinchelwood fueron galardonados con el Premio Nobel de Química en 1956. Las reacciones de cadena no ramificadas más simples se abrieron en 1913, el químico alemán Max Bodenstein en el ejemplo de la reacción de hidrógeno con cloro. La reacción total se expresa mediante una simple ecuación H 2 + CL 2 \u003d 2HCl. De hecho, viene con la participación de fragmentos muy activos de moléculas, los llamados radicales libres. Bajo la acción de la luz en las áreas ultravioletas y azules del espectro o a altas temperaturas, la molécula de cloro se desintegra en átomos, que comienzan con la cadena de transformaciones de larga (a veces hasta un millón de unidades); Cada una de estas transformaciones se llama reacción elemental:
CL + H 2 → HCl + H,
H + CL 2 → HCl + CL, etc.
En cada etapa (enlace de reacción), se produce la desaparición de un centro activo (átomo de hidrógeno o cloro) y, al mismo tiempo, aparece un nuevo centro activo, que continúa la cadena. Las cadenas se rompen cuando se encuentran dos partículas activas, por ejemplo, CL + CL → CL 2. Cada cadena se extiende muy rápidamente, por lo tanto, si genera partículas activas "iniciales" a alta velocidad, la reacción se irá tan rápidamente que puede llevar a una explosión.
N. N. Semenov y Khinchelwood encontraron que la reacción de la combustión del fósforo y el vapor de hidrógeno es diferente: la menor chispa o una llama abierta pueden causar una explosión incluso a temperatura ambiente. Estas reacciones son cadenas ramificadas: las partículas activas durante la reacción "Multiplicar", es decir, con la desaparición de una partícula activa, aparecen dos o tres. Por ejemplo, en una mezcla de hidrógeno y oxígeno, que se pueden almacenar con calma cientos de años, si no hay influencias externas, la apariencia de tal razón para los átomos de hidrógeno activo se lanza por dicho proceso:
H + O 2 → OH + O,
O + H 2 → OH + H.
Por lo tanto, para un período de tiempo insignificante, una partícula activa (Atom H) se convierte en tres (átomo de hidrógeno y dos radicales hidroxil oH), que ya están ejecutando tres cadenas en lugar de una. Como resultado, el número de cadenas es el crecimiento de la avalancha, que conduce instantáneamente a una explosión de una mezcla de hidrógeno y oxígeno, ya que se libera muchas energías térmicas en esta reacción. Los átomos de oxígeno están presentes en la llama y con la quema de otras sustancias. Se pueden encontrar si para dirigir la corriente de aire comprimido en la parte superior de la llama del quemador. En este caso, el olor característico de la ozona se encontrará en el aire, estos son átomos de oxígeno "Stick" a las moléculas de oxígeno para formar moléculas de ozono: O + O 2 \u003d O 3, que se hicieron de una llama con aire frío.
La posibilidad de una explosión de una mezcla de oxígeno (o aire) con muchos gases combustibles: monóxido de carbono hidrógeno, metano, acetileno depende de las condiciones, principalmente sobre la temperatura, la composición y la presión de la mezcla. Entonces, como resultado de la fuga de gases domésticos en la cocina (consiste principalmente en metano), su contenido en el aire superará el 5%, luego la mezcla explota de la llama de coincidencias o encendedores e incluso de una pequeña chispa que pega en El interruptor cuando se enciende la luz. La explosión no será si las cadenas se rompan más rápido de lo que tienen tiempo para suceder. Es por eso que había una lámpara segura para los mineros que la química inglesa Humphrey Davy había desarrollado en 1816, nada sabe sobre la química de la llama. En esta lámpara, el fuego abierto se valió desde la atmósfera externa (que podría ser explosiva) una cuadrícula de metal frecuente. En la superficie metálica, las partículas activas desaparecen efectivamente, girándose en moléculas estables y, por lo tanto, no pueden penetrar en un entorno externo.
El mecanismo completo de las reacciones de la cadena de ramificación es muy compleja y puede incluir más de cientos de reacciones elementales. La cadena ramificada incluye muchas reacciones de oxidación y combustión de compuestos inorgánicos y orgánicos. Esto también será la reacción de dividir los núcleos de elementos pesados, como el plutonio o el uranio, bajo la influencia de los neutrones, que son los análogos de las partículas activas en las reacciones químicas. Penetrando el núcleo del elemento pesado, los neutrones causan su división, que se acompaña de la liberación de energía muy alta; Al mismo tiempo, los nuevos neutrones están volando del núcleo, que causan la división de los núcleos vecinos. Los procesos de cadena de rama química y nuclear son descritos por modelos matemáticos similares.
Que empezar
Para quemar la quema, debe realizar una serie de condiciones. En primer lugar, la temperatura de la sustancia combustible debe exceder un cierto valor límite llamado la temperatura de inflamabilidad. El famoso rayo romano Bradbury "451 grados Fahrenheit" se nombra debido a que esta temperatura (233 ° C) se ilumina. Esta es la "temperatura inflamable", por encima de la cual el combustible sólido resalta los pares combustibles o los productos de descomposición gaseosa en una cantidad suficiente para su ardor sostenible. Aproximadamente la misma temperatura de inflamación y madera de pino seco.
La temperatura de la llama depende de la naturaleza de la sustancia combustible y en las condiciones de combustión. Por lo tanto, la temperatura en la llama de metano en el aire alcanza los 1900 ° C, y cuando se quema en oxígeno - 2700 ° C. Se administra una llama aún más caliente cuando la combustión en hidrógeno de oxígeno puro (2800 ° C) y acetileno (3000 ° C). No es de extrañar que la llama del quemador de acetileno corta fácilmente casi cualquier metal. La temperatura más alta, aproximadamente 5000 ° C (se fija en el Libro Guinness de los registros), proporciona un líquido de ebullición ligera en oxígeno en oxígeno: una subnitidida de carbono C 4 N 2 (esta sustancia tiene una estructura de dicicanoacetileno NC- C \u003d C-CN). Y de acuerdo con alguna información, cuando la combina en una atmósfera de ozono, la temperatura puede alcanzar las 5700 ° C. Si este líquido prendió fuego al aire, se quema con una llama humeada roja con una frontera verde-púrpura. Por otro lado, también se conocen llamas frías. Entonces, por ejemplo, se queman con bajas presiones de pares de fósforo. Se obtiene una llama relativamente fría por oxidación bajo ciertas condiciones de los hidrocarburos de carbono y luz; Por ejemplo, el propano da una llama fría a presión reducida y la temperatura de 260-320 ° C.
Solo en el último trimestre del siglo XX comenzó a eliminar el mecanismo de los procesos que ocurren en la llama de muchas sustancias combustibles. Este mecanismo es muy complicado. Las moléculas de arranque suelen ser demasiado altas para responder al oxígeno directamente para convertirse en productos de reacción. Por ejemplo, la quema de octano, uno de los componentes de la gasolina, se expresa por el 2C 8 H 18 + 25O 2 \u003d 16 + 2 + 25O 2 \u003d O. Sin embargo, los 8 átomos de carbono y 18 átomos de hidrógeno en el octano La molécula no puede conectarse simultáneamente con 50 átomos de oxígeno.: Para esto, muchos enlaces químicos deben romperse y muchos nuevos. La reacción de la combustión se produce en múltiples etapas, de modo que en cada etapa, solo en cada etapa, solo un pequeño número de enlaces químicos, y el proceso consiste en una pluralidad de reacciones elementales de manera consistente, cuya combinación también se representa como una llama. Es difícil estudiar las reacciones elementales principalmente porque la concentración de partículas intermedias reactivas en la llama es extremadamente pequeña.
Llamas internas
La detección óptica de diferentes secciones de la llama con la ayuda de láseres hizo posible establecer una composición cualitativa y cuantitativa de las partículas activas presentan allí, fragmentos de las moléculas combustibles. Resultó que incluso en un simple procesamiento de la reacción de combustión de hidrógeno en el oxígeno 2n 2 + O 2 \u003d 2N 2 O, más de 20 reacciones elementales que involucran moléculas O 2, H 2, O 3, H2O2, H2O, Partículas activas N, Oh, él, pero 2. Aquí, por ejemplo, lo que escribió el químico inglés de Kenneth Bailey sobre esta reacción en 1937: "La ecuación de la reacción del compuesto de hidrógeno con oxígeno es la primera ecuación con la que la mayoría de los principiantes se familiarizan en estudiar la química. Esta reacción les parece muy simple. Pero incluso los químicos profesionales son algo llamativos, al ver un libro en cien páginas llamadas "reacción de oxígeno con hidrógeno", publicadas por Hinshelwood y Williamson en 1934. " Esto se puede agregar que en 1948, significativamente grande en términos del volumen de la monografía A. B. Nalbandian y V. V. Voevodsky llamado "Se publicó el mecanismo de oxidación y la quema de hidrógeno".
Los métodos modernos de investigación nos permitieron estudiar etapas individuales de tales procesos, medir la velocidad a la que se reaccionan varias partículas activas y con moléculas estables a diferentes temperaturas. Conocer el mecanismo de las etapas individuales del proceso, puede "cobrar" y todo el proceso, es decir, simular la llama. La complejidad de tal modelo radica no solo en el estudio de todo el complejo de reacciones químicas elementales, sino que también debe tener en cuenta los procesos de difusión de partículas, transferencia de calor y flujos de convección en la llama (es el último que se adapte al Juego fascinante de los idiomas de la fogata quemada).
Donde todo se toma de
El combustible principal de la industria moderna es hidrocarburos, que van desde lo más sencillo, metano y terminando con hidrocarburos pesados, que están contenidos en aceite de combustible. La llama incluso el hidrocarburo más simple: el metano puede incluir hasta cien reacciones elementales. Al mismo tiempo, no todos estudiados en detalles suficientes. Cuando los hidrocarburos severos se queman, por ejemplo, los que están contenidos en parafina, sus moléculas no pueden alcanzar la zona de quema, el entero restante. Incluso en el enfoque de la llama, se dividen en fragmentos debido a altas temperaturas. Al mismo tiempo, los grupos que contienen dos átomos de carbono generalmente se escindan de moléculas, por ejemplo, a partir de las 8 h 18 → C2 H 5 + C 6 H 13. Las partículas activas con un número impar de átomos de carbono pueden eliminar los átomos de hidrógeno, formando compuestos con doble C \u003d C y conexiones triple S≡C. Se encontró que en la llama tales compuestos puede entrar en reacciones que no se conocían previamente a los químicos, porque fuera de la llama que no van, por ejemplo, con 2 h 2 + O → CH 2 + CO, CH 2 + O 2 → CO 2 + N + N.
La pérdida gradual de hidrógeno con las moléculas iniciales conduce a un aumento en las acciones de carbono, hasta que se forman las partículas C2 H 2, con 2 h, de 2. La zona de una llama azul-azul se debe al brillo en esta zona de partículas emocionadas de 2 y Ch. Si el acceso de oxígeno en la zona de quema es limitada, estas partículas no se oxidan, pero se ensamblan en los agregados, se polimerizan de acuerdo con el C2 H + C2 H 2 (C 4 H 2 + N, C 2 H + C 4 H 2 → C 6 2 + N, etc.
Como resultado, se forman partículas de hollín que consisten casi exclusivamente a partir de átomos de carbono. Tienen la forma de pequeñas bolas con un diámetro de hasta 0,1 micrómetros, que contienen aproximadamente un millón de átomos de carbono. Tales partículas a altas temperaturas dan una llama amarilla bien luminosa. En la parte superior de la llama de la vela, estas partículas se queman, por lo que la vela no fuma. Si se produce el postor de estas partículas de aerosol, se forman partículas más grandes de hollín. Como resultado, la llama (por ejemplo, la quema de caucho) da humo negro. Dicho humo aparece si la proporción de carbono se eleva en el combustible inicial en relación con el hidrógeno. Un ejemplo es la trementina: una mezcla de hidrocarburos de la composición C 10 H 16 (C N H 2N-4), benceno C 6 H 6 (C n H 2N-6), otros fluidos combustibles con una desventaja de hidrógeno, todos Cuando queman el batido. La llama kohsovy y brillante luminosa le da al aire la quema de acetileno C2 H 2 (C n H 2N-2); Una vez que esta llama se usó en linternas de acetileno montadas en bicicletas y automóviles en lámparas de minería. A la inversa: hidrocarburos con un alto contenido de hidrógeno - metano CH 4, etano C2 H 6, propano con 3 H 8, butano C 4 H 10 (Fórmula general C N H 2N + 2) - Quemadura con suficiente acceso de aire con casi un Llama incolora. La mezcla de propano y butano en forma de un líquido a baja presión está en encendedores, así como en cilindros que se utilizan por bizcochos y turistas; Los mismos cilindros están instalados en automóviles operativos de gas. Se encontró relativamente recientemente que las moléculas esféricas que consisten en 60 átomos de carbono a menudo están presentes en el hollín; Fueron llamados fullerenos, y el descubrimiento de esta nueva forma de carbono estaba marcada por otorgada en 1996 del Premio Nobel de Química.
El hidrógeno es de aproximadamente 140 MJ / kg (superior) o 120 MJ / kg (inferior), que es varias veces más alto que el calor específico de la combustión de combustibles de hidrocarburos (para metano, aproximadamente 50 MJ / kg).
El gas endurecimiento es la autoproporización a presión atmosférica y una temperatura de 510 ° C. A temperatura ambiente en ausencia de fuentes de ignición (chispa, llama abierta), el gas de traqueteo se puede almacenar indefinidamente durante mucho tiempo, pero es capaz de explotar de la fuente más débil, ya que es suficiente para la iniciación de la explosión Una chispa con energía de 17 microdzcos. Teniendo en cuenta el hecho de que el hidrógeno tiene la capacidad de penetrar en las paredes de los vasos en los que se almacena, por ejemplo, para difundir a través de las paredes metálicas del cilindro de gas, y no posee ningún olor, al trabajar con él debería ser extremadamente cuidadoso.
Obtención
La curva de la relación entre la presión crítica y la temperatura en la que se produce el autoadito de la mezcla, tiene una forma característica en forma de Z, como se muestra en la figura. Las ramas más bajas, medianas y superiores de esta curva se denominan de acuerdo con el primer, segundo y tercero límites de ignición. Si solo se consideran los dos primeros límites, la curva tiene la forma de la península, y tradicionalmente esta cifra se llama la península de inflamación.
Teoría sofisticada
En la década de 1960, el ingeniero estadounidense William Roads (William Rhodes) supuestamente abrió la "nueva forma" de agua comercializada por Yull Brown, el físico búlgaro emigrado a Australia. "El gas marrón", es decir, de hecho, una mezcla de oxígeno e hidrógeno, obtenida en el aparato de electrólisis de agua, se declaró capaz de limpiar los residuos radiactivos, quemarse como combustible, relajar los músculos y estimular la semilla. Posteriormente, el físico italiano Rhjsero Santilli (EN: Ruggero Santilli) presentó una hipótesis que sostiene la existencia de una nueva forma de agua en forma de "gas HHO", es decir, la estructura química de la forma (H × H - O), donde "×" representa una conexión hipotética de magnesio, y "-" - unión covalente ordinaria. El artículo de Santili, publicado en la revista del árbitro autorizado revista internacional de energía de hidrógeno, causó su difícil crítica de sus colegas que llamaron a las acusaciones de Santili, pero algunos otros científicos fueron apoyados por Santilli.
Notas
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T \u003d 1.5 · 10 7 K. Para cada reacción, se da liberación de energía (energía de reacción q).
La primera reacción en la cadena es la interacción de dos núcleos de hidrógeno con la formación de Deuteron, Positron y Neutrino. Esta reacción ocurre como resultado de una interacción débil y se determina en la velocidad de toda la cadena PP (T \u003d 5.8 · 10 9 años). En la segunda etapa, como resultado de la interacción del Deuteron formado con hidrógeno, la formación de 3 isótopos con emisión se produce. A continuación se puede implementar una de las dos posibilidades. Con una probabilidad de 69%, se produce la reacción:
dando una corriente de neutrinos de alta energía disponible para el registro. Energía completa (energía total de reacción q), lanzada como resultado de la síntesis del isótopo 4, de 4 protones, es de 24.7 MEV, para las cadenas de PPI, PPIII y 25.7 MEV para la cadena PPII. Los positrones formados durante la síntesis están aniquilados, aumentando la liberación de energía para todas las cadenas a 26.7 MEV.
En la pestaña. 8 muestra los valores del coeficiente S IJ en E \u003d 0 para algunas reacciones de PP - ciclo e incertidumbre de las estimaciones de los valores de los coeficientes correspondientes.
Tabla 8.
El valor de los valores del coeficiente de S ij en las reacciones del ciclo de PP.
Valores S IJ, MEV · MB |
|||
p + P → D + E + + ν |
|||
| 3 él + 3 él → 4 él + 2p |
|||
3 él + 4 él → 7 be + γ |
|||
7 BE + P → 8 B + γ |
Los valores de la IJ y su incertidumbre que se muestran en la tabla le permiten obtener una idea de la complejidad de calcular las reacciones nucleares en las estrellas y la precisión lograda hoy.
El ciclo de hidrógeno también puede comenzar con la reacción:
En las estrellas con mucho mayor que la del sol, PP, la cadena no es la principal fuente de energía.
La sustancia de las estrellas de segunda generación, junto con hidrógeno y helio, contiene elementos más pesados \u200b\u200bque resultan en reacciones de combustión de hidrógeno y helio, y, en particular, nitrógeno, carbono, oxígeno, neón y otros. Estos elementos desempeñan el papel de los catalizadores en las reacciones de quema de hidrógeno.
Cuando la temperatura en el centro de la estrella se acerca a 20 millones, una cadena de reacciones nucleares comienza en las estrellas, durante la cual el kernel de carbono experimenta una serie de transformaciones consecutivas, y el helio se forma a partir de hidrógeno. Esta cadena de reacciones se llama CNO - ciclo.
