авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |

«Ф.М. КАНАРЁВ ФИЗИКА МИКРОМИРА Учебник атом графита ………….2013 2 Канарёв Ф.М. Physics of a ...»

-- [ Страница 8 ] --

Диодная вилка Авраменко (рис. 189 и 194) пред ставляет собой замкнутый контур, содержащий два по следовательно соединенных диода D, у которых общая точка А подсоединена к одному проводу, по которому поступают импульсы электрической энергии с катушки Тэсла (рис. 189). Нагрузка в вилке Авраменко представле на в виде нескольких лампочек Л накаливания, подклю чённых последовательно (рис. 194). По этой разомкнутой цепи Авраменко смог передать от генератора к нагрузке (лампам накаливания) электрическую мощность порядка 1300 Вт. Электрические лампочки ярко светились. Термо электрический миллиамперметр 3 (рис. 189) зафиксировал очень малую величину тока I1 (I1 2 мА !), а тонкий вольфрамовый провод 4 даже не нагрелся! Это прообраз системы, представляемой на рис. 189.

Из схемы опыта Авраменко (рис. 189) и нашей до бавки (рис. 194) следует, что электроны движутся в диод ной вилке против часовой стрелки. Фактически это дви жение близко к движению электронов в проводе с вы прямленным напряжением.

Рис. 194. Схема вилки Авраменко Диоды диодной вилки выстраивают начальные электроны сети так, что все они движутся против часовой стрелки по замкнутому контуру вилки. Они не могут воз вратиться в сеть, так как там через каждые пол периода формируются барьеры из электронов, векторы магнитных моментов которых повернуты навстречу векторам маг нитных моментов электронов, пытающихся уйти из вилки в сеть. Электроны сети, идущие от генератора, выполняют в некотором смысле функцию поршня, работающего с частотой сети. Когда векторы их магнитных моментов оказываются повёрнутыми в направление движения по контуру вилки Авраменко, то при наличии южных маг нитных полюсов этих электронов, электроны сети, образ но говоря, втискиваются в строй электронов, движущихся по контуру вилки, и увеличивают общее количество элек тронов в этом контуре. Строй электронов, движущихся по кругу, ограничивает возможности электронов сети по пасть в их строй. Электроны сети, образно говоря, могут втиснуться в этот строй только в те моменты, когда на правления векторов их магнитных моментов окажутся в зоне действия южных магнитных полюсов электронов, движущихся по кругу в диодной вилке, когда для них бу дет достаточно места в вилке. Если учесть, что электроны, идущие из сети, меняют направления векторов своих маг нитных моментов в каждые полпериода и то, что нет со гласованности этого процесса с процессом кругового движения электронов диодной вилки, то вероятность про никновения сетевых электронов в строй электронов, дви жущихся вдоль диодной вилки, ограничивается. Показа ния миллиамперметра и отсутствие нагревания тонкого вольфрамового провода, идущего к вилке, убедительно подтверждают этот факт. Вот почему ток в вилке Авра менко значительно больше тока во внешней сети.

Представленный анализ физики процесса передачи электрической энергии по одному проводу даёт основания для формулировки гипотезы передачи этой энергии по одному проводу аналогичной установкой Всероссийского научно-исследовательского института Электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ), представленной на рис.

188.

Как видно (рис. 194), лампочки в диодной вилке включены последовательно, поэтому их количество (рис.

195, справа) определяется величиной импульсов амплитуд ЭДС самоиндукции. С увеличением количества лампо чек, надо увеличивать амплитуду импульсов ЭДС само индукции.

Американский изобретатель Стивен Марк изобрёл вечный электрогенератор, который, не имея первичного источника питания, генерирует импульсы ЭДСИ и им пульсы ЭДСС в двух обмотках цилиндрической катушки с большой частотой, получая, как он пишет, бесплатную электрическую мощность более 1кВт (рис. 195).

Рис. 195. Фото автономных электрогенераторов Стэвина Марка http://314159.ru/voevodskiy/voevodskiy4.pdf Вполне естественно, что из представленной ин формации следует возможность создания вечного двига теля. Первый из них (рис. 196) был создан более 200 лет назад, но не признавался академиками, так как они не могли описать физику процесса его работы.

Заявка на патентование вечного магнито гравитационного мотора была подана впервые в 1823г., а описание его устройства опубликовали в 1927г. (рис. 196).

Авторы не получили патент потому, что никому не уда лось описать физику процесса работы этого вечного дви гателя. Попытаемся сделать это, руководствуясь новыми законами механодинамики и электродинамики.

Рис. 196. Фото магнито-гравитационного мотора;

b) –магнито-гравитационный мотор вращается под дейст вием магнита и силы гравитации Итак, физика процесса работы магнито гравитационного мотора остаётся не выявленной с года в условиях её простоты. Колесо магнито гравитационного мотора вращается за счёт взаимодейст вия магнита с вращающимся шариком, который вращает колесо мотора. Из этого следует, что секрет вращения ша рика, а значит и - колеса, скрыт в направлении магнитных силовых линий, которые формируются магнитным полем между постоянным магнитом и наведённым магнитным полем в шарике.

Мы уже давно показали, что все электромоторы и электрогенераторы работают благодаря формированию магнитных силовых линий между магнитными полюсами роторов и статоров. Представим ещё раз этот момент но вой электродинамики. На рис. 197 показано направление магнитных силовых линий между одноимёнными и раз ноимёнными магнитными полюсами постоянных магни тов.

Рис. 197. Схема взаимодействия магнитных силовых линий стержневых магнитов Как видно (рис. 197, а), у разноименных магнит ных полюсов, сближающих друг друга, магнитные сило вые линии в зоне контакта полюсов (рис. 197, а, точки а) направлены навстречу друг другу N S, а у одно именных магнитных полюсов, отталкивающих друг друга (рис. 197, b, точки b), направления магнитных силовых линий в зоне контакта полюсов совпадают S S.

Известно, что если постоянный магнит взаимо действует с деталью из железа, то внутри этой детали формируется магнитное поле с магнитной полярностью противоположной магнитной полярности постоянного магнита и железная деталь сближается с постоянным магнитом благодаря тому, что магнитные силовые линии в каждой точке магнитного поля между магнитом и же лезной деталью направлены на встречу друг другу (рис.

197, а). Именно в этом заключается физическая суть рабо ты магнито-гравитационного мотора (рис. 196). Чтобы убедиться в этом представим схему взаимодействия маг нитных полей постоянного магнита и шарика магнито гравитационного мотора (рис. 197). При этом обратим внимание на то, что шарик взаимодействует с южным магнитным полюсом (конец магнита красного цвета) по стоянного магнита (рис. 196).

Итак, авторы магнито-гравитационного мотора (рис. 196) сконструировали его так, что шарик, находя щийся на внутренней поверхности обода вращающегося колеса, взаимодействует с острым углом южного (S) по люса магнита. В видео он окрашен в красный цвет. Дав но условились, считать, что магнитные силовые линии выходят из северного магнитного полюса постоянного магнита N M и входят в его южный магнитный полюс S M (рис. 198).

Рис. 198. Схема взаимодействия магнитных полей полю сов контакта шарика и постоянного магнита При сближении магнита с намагничеваемой дета лью, у неё, в зоне сближения, формируется магнитный полюс противоположной полярности. В нашем примере в тело шарика входят магнитные силовые линии северного магнитного полюса постоянного магнита (рис. 194). В ре зультате в зоне их входа в тело шарика в нём автомати чески формируется магнитный полюс противоположной полярности, то есть, южный магнитный полюс S Ш, а с противоположной стороны шарика – северный магнитный полюс N Ш (рис. 198).

Как видно (рис. 198), магнитные силовые линии северного полюса постоянного магнита N M и южного полюса шарика S Ш направлены навстречу друг другу, как и в зоне (а….а) разноимённых магнитных полюсов посто янных магнитов (рис. 197, а). Так как разноимённые маг нитные полюса постоянных магнитов сближаются в этом случае, то аналогично направленные магнитные силовые линии постоянного магнита и шарика в зонах (а…а) (рис.

198) сформируют магнитный момент, который будет по ворачивать шарик относительно точки К - точки с наи меньшим зазором между постоянным магнитом и шари ком, против часовой стрелки (рис. 198). В зоне (b…b) ша рика направления магнитных силовых линий, выходящих из его тела будут совпадать с направлением силовых ли ний постоянного магнита, входящих в его южный маг нитный полюс S M. В результате в этой зоне взаимодейст вия магнитных полей шарика и постоянного магнита со гласно рис. 198, b (зона b…b) сформируются силы, кото рые будут отталкивать тело шарика от тела постоянного магнита и таким образом – увеличивать суммарный маг нитный момент M M, вращающий шарик, относительно точки К (рис. 198). Так как момент сил взаимодействия шарика с внутренней поверхностью обода колеса (рис.

198) будет больше момента сил гравитации, вращающих шарик в обратном направлении, то шарик будет вращать ся и вращать колесо магнито-гравитационного мотора, против хода часовой стрелки. Составим уравнение сил и моментов, описывающих процесс работы магнито гравитационного мотора (рис. 199).

Рис. 199. Схема к расчёту силы сопротивления качению шарика, формируемой силой гравитации На рис. 199 к шарику приложены следующие си лы: сила гравитации Р Ш ;

нормальная составляющая ре акции поверхности колеса N Г, генерируемая силой гра витации Р Ш ;

нормальная составляющая реакции по верхности колеса N M, генерируемая магнитной силой, прижимающей шарик к внутренней поверхности колеса;

касательная сила сопротивления качению шарика по внутренней поверхности колеса F K.

Давно условились представлять коэффициент со противления качению колёс в виде плеча k C (рис. 199) сдвига нормальной реакции от оси колеса в сторону его вращения и назвали это плечо коэффициентом сопротив ления качению. Для стального шарика, катящегося по стали, он близок к величине kC 5,0 105 м. Обозначая радиус шарика символом rШ, имеем сумму моментов сил, действующих на шарик при его качении по внутренней поверхности колеса (рис. 199).

РШ rШ Sin ( N Г N M ) kC. (303) mШ g rШ Sin ( mШ g Cos N M ) kC Из этого уравнения можно определить нормальную составляющую N M, действующую на шарик, которая формируется магнитными силами, прижимающими шарик к внутренней поверхности колеса (рис. 199).

mШ g rШ Sin mШ g kСCos NM (304).

kC Если допустить, что при установившемся режиме работы магнито-гравитационного мотора его колесо и шарик вращаются равномерно, то можно вычислить кине тические энергии вращения колеса и шарика. Момент инерции I K вращающегося колеса определяется экспери ментально, а момент инерции шарика равен I Ш 0,40mШ ( rШ ). Обозначая в установившемся режиме угловые скорости колеса K и шарика Ш, имеем мате матическую модель для расчёта суммарной кинетической энергии E вращающегося колеса E K и шарика E Ш.

2 E EK E Ш 0,50 I K K 0,50 0,40mШ Ш. (305) Вполне естественно, что есть основания полагать, что при равномерном вращении колеса и шарика их кине тические энергии, примерно, равны. Тогда появляется возможность определить момент инерции I K колеса.

0,40m Ш Ш. (306) IK K Начальные исходные уравнения позволяют перей ти к более глубокому описанию процесса работы магнито гравитационного мотора и к созданию коммерческих мо делей, но мы остановимся пока на этом.

На рис. 200 – общий вид вечного магнито электрического генератора (обозначим его ВГ-1), кото рый вращается за счёт взаимодействия вращающихся магнитов с сердечниками катушек, в которых генериру ются импульсы ЭДСИ и ЭДСС. ВГ-1 имеет центральную ось, на которую насажен диск с приклеенными к нему двумя плоскими кольцевыми магнитами, которые, при вращении возбуждают магнитное поле в двух противопо ложно расположенных головках болтов, выполняющих роль сердечников катушек с 1500 витками провода диа метр провода – 0,6мм. За счёт этого в проводах катушек наводятся импульсы напряжения, питающие две свето диодные лампочки. Процесс включения и выключения питания лампочек реализует геркон (рис. 201), работа ко торого управляется импульсным магнитным полем, гене рируемым в обмотках катушек.

Рис. 200. Фото общего вида ВГ- Рис. 201. Геркон У нас есть основания поздравить автора с его про стым и наглядным изобретением вечного генератора, ро тор которого, вращаясь, генерирует электроэнергию, пи тающую лампочки, и не имеет видимого первичного ис точника энергии. По мнению поклонников закона сохра нения энергии, такое устройство относится к вечному двигателю. Отказ от патентования таких устройств ра ботает с 1775 г в Евросоюзе, США и Великобритании.

Сложившееся отношение к вечным двигателям и вечным генераторам обусловлено тем, что все ортодок сальные физические теории, изучаемые всеми, начиная со школ и кончая Вузами, категорически отрицают возмож ность создания таких устройств. Но они созданы и рабо тают. Метод их создания – метод проб и ошибок. Вполне естественно, что автор этого изобретения, голова которого загружена давно устаревшими ортодоксальными теория ми, не до конца понимает физическую суть работы его ВГ-1. Поскольку многие читатели нашего сайта обращаются к нам с просьбой http://www.micro-world.su/ описать физику процесса работы ВГ-1, то мы реализуем их просьбу.

Конечно, полное детальное описание физики про цесса работы ВГ-1 составит не менее 50стр. Поэтому мы опускаем многие детали, и будем базировать своё краткое описание на понятиях, давно используемых в физике, не углубляясь в их новое физическое содержание.

Обратим внимание, прежде всего, на то, что горизон тальный светлый поводок (рис. 200), на котором закреп лён вертикально геркон, имеет возможность горизон тального перемещения, результатом которого является приближение геркона к катушкам индуктивности или удаление его от этих катушек. Изобретатель очень акку ратно выполняет этот процесс в видео.

Конечно, теперь нужна осциллограмма импульсов напряжения и тока, генерируемых ВГ-1. Но её нет. Это значительно усложняет правильную интерпретацию про цесса работы данного устройства.

Вспомним автомобильную катушку зажигания. В её первичной цепи импульсы ЭДС индукции с амплитудой, примерно, равной напряжению на клеммах аккумулятора, а во вторичной - импульсы ЭДС самоиндукции (ЭДСС) с амплитудами до 40000В. Вот эти импульсы и генериру ют дополнительную энергию во всех подобных устройст вах. 1500 витков на катушках ВГ-1 генерируют, в момент размыкания цепи, амплитуды импульсов ЭДС самоин дукции, которые могут достигать сотен Вольт и лампочки (рис. 204) начинают светиться, но длительность свечения очень мала.

Рис. 202. Фото момента встречи левого магнита с головкой болта – сердечника левой катушки Автор указывает (рис. 200), что северные магнит ные полюса располагаются с нижней стороны магнитов.

Это значит, что при сближении этих магнитов с головка ми болтов (сердечников катушек) в них будет формиро ваться южное магнитное поле. Разноимённые полюса магнита и головки болта будут сближать их, и формиро вать момент силы, вращающей магниты. В результате формируется инерциальный момент, вращающий магниты по инерции. Диодные лампочки в этот момент не светят ся. Казалось бы что это - следствие разомкнутости кон тактов геркона. Но такое предположение ошибочно. Для выяснения причины этой ошибочности, проследим за движением левого магнита. В момент его сближения с го ловкой болта – сердечником катушки, в нем наводится импульс магнитного поля с южным магнитным полюсом, противоположным магнитному полюсу вращающегося магнита. В результате в проводе катушки, имеющей витков, наводится импульс ЭДС индукции, амплитуда ко торого не так велика, чтобы светились диодные лампочки.

Как только напряжённость магнитного поля катушки дос тигает величины достаточной для размыкания контактов геркона, то они размыкаются, и в витках катушки возни кает импульс ЭДС самоиндукции (ЭДСС) с амплитудой в десятки и в сотни раз большие амплитуд импульсов ЭДС индукции и лампочки начинают светиться (рис. 204). Эти импульсы формируют мощный импульс магнитной на пряжённости с полярностью, противоположной полярно сти магнитной напряжённости, формируемой импульсами ЭДС индукции и магнитное поле головки болта – сердеч ника катушки получает мощный импульс с северным маг нитным полем, которое отталкивает магнит, увеличивая скорость его вращения (рис. 203).

Рис. 203. Фото удаления магнитов от головок болтов Что же происходит в этот момент с магнитными полями вращающихся магнитов и с магнитными полями в головках болтов – стержней катушек? Магнитная поляр ность магнитов остаётся неизменной, снизу у них север ные магнитные полюса, а изменённая полярность импуль сов ЭДС самоиндукции переформировывает южные маг нитные полюса сердечника в северные и между вращаю щимися постоянными магнитами и перемагниченными головками болтов возникают силы отталкивания, которые увеличивают скорость вращения ротора.

Рис. 204. Фото положения магнитов в момент начала свечения лампочек Жаль, конечно, что постоянные магниты в этот мо мент уже далеко от головок болтов. На рис. 204 – фото начальной фазы свечения лампочек. На рис. 205 - завер шающая фаза свечения лампочек. На рис. 206 положение магнитов изменилось на ничтожно малую величину, а лампочки уже погасли.

Жаль, что автор этого изобретения не представил осциллограммы. Так как импульс ЭДС самоиндукции (ЭДСС) имеет полярность противоположную полярности импульсов ЭДС индукции (ЭДСИ), то в этот момент в го ловке болта - сердечника катушки, формируется магнит ное поле с противоположным магнитным полюсом, то есть с северным. Оно настолько значительно, что распро страняет своё действие на вращающийся магнит и оттал кивает его импульсно, увеличивая скорость вращения ро тора. По мере удаления магнита от головки болта, это действие слабеет, и вся система возвращается в исходное состояние, которое повторится при подходе к головке ле вого болта следующего магнита.

Рис. 205. Фото завершающей фазы свечения лампочек Возникает вопрос: что является главным источни ком энергии, питающим лампочки, генерирующим, так называемую дополнительную энергию? Многие учёные называют его неисчерпаемым источником энергии, но представления о нём разные, так как они формируются разным уровнем знаний об этом источнике. Нас давно по ражает неисчерпаемость тепловой энергии Солнца, но лишь сейчас мы начинаем понимать источник этой энер гии. Мы уже знаем, что она формируется совокупностью тепловых фотонов, которые излучаются электронами при синтезе атомов и молекул, поэтому возникает следующий естественный вопрос: из чего электроны формируют фо тоны? Новая теория микромира уже позволяет не только сформулировать гипотезу, дающую ответ на этот вопрос, но и - получать достоверную информацию при интерпре тации различных экспериментальных данных по получе нию, так называемой избыточной энергии.

Рис. 206. Фото завершившейся фазы свечения лампочек Наше Солнышко непрерывно излучает фотоны, ра диусы (длины волн) и массы которых изменяются в ин тервале 16-ти порядков (табл. 37). Считается, что оно де лает это уже около 6-ти миллиардов лет. Возникает есте ственный вопрос: чему равна общая масса фотонов, излу чённых Солнцем за это время? Старые, ортодоксальные законы физики отрицают возможность получения ответа на этот вопрос, а новые законы микромира позволяют сделать это. Чтобы не усложнять задачу, учтём пока мас су фотонов только из середины светового диапазона (табл. 3). Они имеют зелёный цвет и их массы равны m f 5,0 10 36 кг (табл. 3).

Науке известна мощность тепловых фотонов N 1,40 10 3 Вт / м 2 0,14 Вт / см 2, излучаемых Солнцем на каждый квадратный сантиметр. поверхности Земли.

Конечно, это мизерная часть всего спектра фотонов, излу чаемых Солнцем. Но для формирования начальных пред ставлений о массе, уносимой фотонами (рис. 8), излучае мыми Солнцем, этого пока достаточно.

Фотон – природное образование, которое в ряде экспериментов формирует картины, похожие на волны, образующиеся на поверхности воды, поэтому ему припи сали волновые свойства. Из новой теории микромира следует, что фотоны всех частот имеют одну и ту же пло скую структуру из 6-ти замкнутых друг с другом магнит ных полей, близкую по форме к кольцу (рис. 8). Все па раметры такой структуры изменяются в интервале 16-ти порядков. Фотон движется в пространстве с одной и той же постоянной скоростью, равной скорости света C 2,989 108 м / с, а центр его масс описывает волновую траекторию и генерирует при этом момент сил, вращаю щих фотон и силу, движущую его прямолинейно и равно мерно. Теория этого процесса позволяет описывать его детально.

Поскольку фотон – корпускула, движущаяся в про странстве прямолинейно и равномерно с постоянной ско ростью C, то в соответствии с динамикой Ньютона сумма сил, действующих на фотон, равна нулю, и мы лишаемся возможности определить многие, нужные нам динамиче ские и энергетические характеристики прямолинейно и равномерно движущегося фотона. Динамика Ньютона по зволяет нам вычислить только кинетическую энергию фо тона. Зная массу фотона m f из середины светового диа пазона (табл. 3) – зеленого фотона, равную m f 5,0 10 36 кг, определяем его кинетическую энергию E mC 2 5,0 1036 ( 2,998 108 )2 4,50 1019 Дж. (307) Но нам нужно знать мощность, генерируемую рав номерно и прямолинейно движущимся фотоном, а дина мика Ньютона не позволяет нам вычислить её, так как со гласно этой динамике, сумма сил, действующих на рав номерно и прямолинейно движущуюся корпускулу – фо тон, равна нулю. Законы же механодинамики утверждают, что, если корпускула движется прямолинейно и равно мерно с постоянной скоростью C, то численная величина его кинетической энергии, разделённая в любой момент времени на одну секунду, становится мощностью, генери руемой процессом равномерного прямолинейного движе ния корпускулы. С учётом этого имеем мощность, гене рируемую зелёным световым фотоном, равную N f mC 2 / c 4,50 10 19 Дж / с( Ватт ). (308) А теперь определим количество световых зелёных фотонов формирующих удельную тепловую мощность N 1,40 103 Вт / м 2 0,14 Вт / см 2 на каждом квадратном сантиметре поверхности Земли. Разделив тепловую мощ ность N 0,14 Вт / см 2, формируемую световыми фото нами на каждом квадратном сантиметре поверхности Земли, на мощность N f 4,50 10 19 Вт одного (зелёного) фотона, получаем количество фотонов, излучаемых Солн цем на каждый квадратный сантиметр поверхности Земли в секунду n f N / N f 0,14 / 4,50 1019 3,11 1017 штук / с. (309) Площадь сферы S 3 с орбитальным радиусом Зем ли, равна S3 4 R32 4 3,14 (1,50 1011 м) (310).

28,30 1022 м 2 2,83 1027 см Количество фотонов, излучаемых Солнцем в се кунду на внутреннюю поверхность сферы с орбитальным радиусом Земли, равно n ff n f S3 3,11 1017 2,83 1027 9,10 1044 штук / с. (311) Масса световых зелёных фотонов, излучаемых Солнцем в секунду на внутреннюю поверхность сферы с орбитальным радиусом Земли, равна M 1 f n ff m f 9,10 1044 5 10. (312) 4,55 109 кг 4,55 106 тонн / с Наше Солнышко излучает в секунду количество только зелёных световых фотонов, общая масса которых равна 4,55 миллиона тонн. Страшная цифра. Масса све товых фотонов, излучённых электронами Солнца за время его существования (6,50 млрд. лет), равна M fC 6,50 109 365 24 60 60 4,55. (313) 9,30 1023 тонн Обратим внимание на то, что для расчёта была взя та масса одного фотона из всех 16-ти порядков фотонного спектра (табл. 37). А если учесть фотоны всех 16-ти по рядков спектра, излучаемого Солнцем, то, на сколько по рядков увеличится полученный результат (300)? Точный ответ пока трудно получить, так как не известна удельная мощность фотонов всех порядков, излучаемых Солнцем.

Но и без этого ясно, что реальная суммарная масса фото нов всего солнечного спектра излучённая им за время су ществования Солнца, значительно больше, полученной величины (313). Так что есть основания полагать, что масса фотонов, излучённых Солнцем за время его сущест вования больше массы современного Солнца M C 2 1027 тонн. (314) Давно установлено, что фотоны излучают электроны при синтезе атомов, молекул и кластеров (рис. 207).

Рис. 208: а) схема излучения фотона электроном;

b) схема модели электрона Известно, что масса свободного электрона строго по стоянна и равна me 9,1 10 31 кг, а масса, например, свето вого фотона равна m 0,5 10 35 кг. Из этого следует, что электрон может излучить 9,1 10 31 / 0,5 10 35 1,8 10 5 све товых фотонов. Известно также, что электроны атомов, например, спирали лампочки, излучают по световому фо тону за одно колебание, то есть при частоте 50 Гц - 50 фо тонов в секунду. Из этого следует, что электрон может перевести свою массу в массу световых фотонов за 1,8 10 5 / 50 3,6 10 3 секунд или - за час.

Таким образом, если электрон не будет восстанав ливать свою массу для сохранения стабильности, после излучения фотонов, то он исчезнет через час. Необычный результат. Из него следует, что электроны, излучив фото ны, немедленно восстанавливают свои массы. Источник один – окружающая среда, заполненная субстанцией, ко торую мы называем эфиром.

Если бы электроны атомов Солнца не восстанавливали свои массы после излучения фотонов, которые греют нас, то трудно даже предсказать его судьбу. Мы только сейчас начинаем понимать, что электрическая энергия, потреб ляемая лампочкой, расходуется на процесс преобразова ния энергии эфира в полезные для нас тепловые и свето вые фотоны.

Сразу возникает вопрос: как заставить электроны рабо тать экономнее и давать нам тепловой и электрической энергии больше той, которую мы расходуем, заставляя их преобразовывать энергию эфира в энергию тепловых фо тонов?

Мы уже привели серию экспериментальных ответов на этот вопрос в виде первых работающих моделей эф фективных импульсных электромоторов-генераторов, а также вечных двигателей и электрогенераторов. Есть и теория, которая позволяет описывать детали этих процес сов и, таким образом, - правильно интерпретировать ре зультаты текущих экспериментов и понимать пути улуч шения их показателей.

Итак, мы изложили новые знания по экономной ге нерации электрической энергии. В следующей главе представим новые знания об экономном извлечении энер гии из воды – самого распространённого носителя эколо гически чистой тепловой энергии, а также водорода и ки слорода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ У нас уже появилась уверенность в том, что пер вичными носителями всех видов энергии являются эле ментарные творения Природы. Она творит их из разря жённой субстанции, заполняющей всю Вселенную. Глав ные из них: электрон, фотон, протон, нейтрон. Электрон главный носитель двух видов энергии: электрической и тепловой. Электрическую энергию он генерирует своим поведением, а тепловую – фотонами, которые он излуча ет при импульсных переходах из одного состояния в дру гое. Кроме этого, электрон преобразует свою электриче скую энергию в механическую. И лишь недавно человек понял, что самым экономным процессом преобразования электрической энергии в механическую энергию является импульсный процесс. Мышца сердца - насоса механиче ски качающего кровь по сосудам живого организма, по лучает электрическую энергию импульсами.

Поняв экономность импульсного процесса преоб разования электрической энергии в механическую, чело век изобрёл импульсный электромотор-генератор, кото рый, получая электрическую энергию импульсами, преоб разует её одновременно в два вида энергии: механиче скую энергию и новую электрическую энергию.

Оказалось, что существуют условия, при которых сумма механической и новой электрической энергии ока зывается больше электрической энергии, вводимой в электромотор-генератор импульсами. В результате появи лась возможность найти такие условия, при которых можно с помощью импульсного электромотора генератора получать такое количество новой электриче ской энергии, которой оказывается достаточно для пита ния самого электромотора-генератора и постороннего по требителя электроэнергии. В таком случае срок службы импульсного электромотора-генератора будет опреде ляться сроком службы потребителя его электрической и механической энергии.

Это уже близко к природному аналогу – сердцу живых организмов. Принцип Работы сердца и его «конст рукция» одинаковы у всех живых организмов. Природа, используя это, лишь масштабирует размеры сердца.

Аналогичная перспектива и у импульсного элек тромотора-генератора. Человек, масштабируя электромо торы-генераторы, обеспечит ими все потребители элек трической и механической энергий. Первые четыре моде ли импульсных электромоторов-генераторов человек уже изготовил и испытал. Для изготовления и испытания пя той модели, как первого коммерческого образца, нет де нег, а потомки напишут: «деньги были, но не хватило ин теллекта у тех, кто распоряжался этими деньгами».

12. ВОДА – ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ 12.1. Вводная часть В 12-й главе учебника «Физика микромира» пока зано приложение новой теории микромира к решению грядущих практических задач генерирования тепловой энергии в воде и разложения её на экологически чистые энергоносители: водород и кислород.

Исчерпаемость существующих энергоносителей и ухудшающаяся экологическая обстановка сформировали понимание необходимости перехода на экологически чистую энергетику. В решение этой проблемы включи лись не только ученые, но и политики, поэтому желатель но иметь более четкое представление о научных пробле мах начального периода. Вода является самым ёмким накопителем энергии и её хорошим носителем, поэтому на неё, как основной источник энергии, и возлагаются главные надежды будущего. Главное направление реше ния энергетических задач определено однозначно – пере ход на импульсную энергетику. Существующая система непрерывного генерирования тепловой энергии в воде, как накопителе и переносчике тепла от теплоцентралей в наши квартиры – неэкономна.

Итак, перед нами первая часть глобальной энерге тической задачи, связанной с водой, – значительное сни жение затрат энергии на её нагрев. Нам уже известны структуры молекул воды и её кластеров, и энергии связи между их элементами, которые реализуются валентными электронами – главными генераторами тепловой энергии в виде тепловых фотонов, которые нагревают воду. Мы уже знаем, что при каждом импульсном акте своего пове дения электроны излучают фотоны и сразу же поглощают порции эфира для восстановления своих масс и сохране ния стабильности структур.

Мы знаем также, что затраты энергии на импульс ный нагрев воды уменьшаются в количество раз, равное скважности импульсов напряжения. Оптимальная вели чина скважности импульсов напряжения для нагрева воды близка к 100. Это значит, что у нас есть возможность уменьшить существующие затраты электрической энер гии на нагрев воды в десятки раз. Наша главная физиче ская задача – найти условия, при которых валентные элек троны молекул воды излучают тепловые фотоны при ми нимальных энергетических затратах на этот процесс.

Вполне естественно, что это - импульсный процесс и нам надо найти амплитуду, частоту и длительность импуль сов, при которых электроны молекул и кластеров воды излучают количество фотонов и их энергии достаточные для поддержания заданной температуры нагретой воды.

Опишем главные эксперименты, показывающие возможность резкого уменьшения затрат электрической энергии на нагрев воды. Фотоны, нагревающие воду, из лучают электроны при малейшем воздействии на них, из меняющем их стабильное состояние. Причина этого воз действия может быть разной. Например, в стандартной электрической сети с частотой 50Гц электрон меняет свое направление также с частотой 50Гц и при каждом изме нении этого направления излучает фотон инфракрасного диапазона.

Установлено, что электроны, например, спирали лампочки накаливания настольной лампы мощностью 100Вт, излучают 1 10 21 световых фотонов в секунду на квадратный сантиметр поверхности стола. Если бы не было источника восстановления массы электронов, кото рую уносят излучаемые ими фотоны, то, примерно, через час электроны спирали лампочки излучили бы свои мас сы и перестали бы существовать. Это вынуждает нас предполагать, что для поддержания своей стабильности электроны, после излучения фотонов, поглощают необхо димое им количество субстанции, окружающей их сре ды, которую назвали эфиром. Из этого следует, что эфир является основным источником тепловой энергии. Элек троны преобразуют его в фотоны. Простой расчёт пока зывает, что масса фотонов, излучённых электронами Солнца за время его существования равна массе самого Солнца.

12.2. Анализ процессов нагрева воды Молекулы воды и её ионы в электролитическом растворе имеют атомы водорода, ядрами которых являют ся протоны – положительно заряженные частицы. В рас творе они ориентируются к катоду (рис. 209, а) и если его рабочая поверхность значительно меньше рабочей по верхности анода, то увеличенная удельная напряжённость электрического поля на катоде увеличивает силу, отде ляющую протон атома водорода от иона и он, устремля ясь к катоду (рис. 209, b, зона Р-Р), получает из него элек трон, формирует атом водорода, который существует в плазменном состоянии в интервале температур 2700….10000 градусов. Так образуется плазма атомарного водорода у катода (рис. 209, b).

Интенсивность этой плазмы зависит от приложен ного напряжения и от расхода раствора, омывающего ка тод. Чем больше приложенное напряжение и больше рас ход раствора, тем интенсивнее плазма. Она свободно пла вит и испаряет вольфрам, температура плавления которо го равна 3382С, а температура кипения – 6000С. По мере повышения напряжения (рис. 209, с) увеличивается на тяжение ионных кластеров (рис. 209, а). В результате свя зи между электронами и протонами атомов водорода раз рушаются и протоны устремляются к катоду.

Рис. 209: а) кластер ионов ОН в электрическом поле;

b) схема простейшего плазмоэлектролитического реактора;

c) вольтамперная характеристика особого плазмоэлектролитического реактора :

На рис. 209: а) кластер ионов ОН в электриче ском поле: Р1 – протон атома водорода в зоне катода;

6 – электрон атома кислорода в зоне анода;

b) cхема про стейшего плазмоэлектролитического реактора: 1-катод и входной патрубок для раствора, 2-анод, 3 - выпускной патрубок парогазовой смеси, Р – зона плазмы;

c) вольт амперная характеристика плазмоэлектролитического ре актора: точка 5 соответствует предельному натяжению ионного кластера ОН приложенным электрическим по тенциалом, после которого протон Р1 отделяется от иона ОН и устремляется к катоду, получает электрон и обра зует атом водорода.

Вначале в самом растворе вблизи катода появля ются отдельные искры. Это указывает на то, что протоны атомов водорода отделяются от ионов OH и возможно от молекул воды и в процессе движения их к катоду вновь соединяются с электронами, синтезируя новые атомы во дорода. Дальнейшее повышение напряжения увеличивает количество протонов, отделившихся от ионов OH и мо лекул воды, и у катода формируется плазма атомарного водорода (рис. 209, с точки 5, 6). Электроны атомов водорода в этот момент находятся в возбужденном со стоянии и совершают переходы с высоких энергетиче ских уровней на низкие, генерируя свет бальмеровских спектральных линий.

Ион OH имеет шесть кольцевых электронов атома кислорода (рис. 210, а). Остальные его электроны, в том числе и электрон атома водорода со своим протоном расположены вдоль оси иона так, что на одном конце этой оси располагается электрон, а на другом – протон атома водорода. Когда ионы образуют кластеры, то на одном конце оси кластера всегда располагается электрон, а на другом – протон P1. Так формируется в растворе идеаль ная электрическая цепь между катодом и анодом (рис.

210, b).

Рис. 210. Схема иона OH и его кластера ионов В последних экспериментах испытывались плазмо теплолизёры - новые энергетические устройства, способ ные работать в режиме плазменного нагрева воды. Такое свойство обусловлено тем, что у плазмотеплолизёра катод и анод размещены в отдельных камерах (рис. 211, а), со общающихся между собой через диэлектрическую трубку (рис. 211. b).

Плазмотеплолизёр – электротехническое устройст во, работающее в плазменном режиме и вырабатывающее тепла значительно больше по энергоёмкости, чем энер гоемкость водорода и кислорода, которые также выделя ются в этом случае.

В двухкамерном плазмоэлектролизёре процессы электролиза идут не только в зоне катода и анода, но в трубке, соединяющей камеры (рис. 211, b).

b) а) Рис. 211. а) - двух камерный плазмотеплолизёр (слева анодная камера;

справа – катодная);

b) - трубка, соеди няющая анодную и катодную камеры Роль контрольного нагревательного элемента в этом эксперименте выполнял ТЭН. Температура теплоно сителя двух одинаковых батарей, одна из которых нагре валась ТЭНом, а вторая - плазмотеплолизёром, доводи лась до одинаковых показателей. Энергетическая эффек тивность определялась по показаниям счётчика электро энергии (рис. 208 и табл. 37).

Таблица 37. Показатели плазмотеплолизёра и ТЭНа Наименование показателя Плазмотеплолизёр ТЭН 1. Мощность на входе по приборам и счётчику 300 электроэнергии, Вт 2. Мощность на входе по 125 осциллограмме, Вт 3. Температура нагрева 60 батареи, град.

Конечно, если бы счётчик был универсальный – правильно учитывающий непрерывный и импульсный расход электроэнергии, то реальный расход электроэнер гии был бы (табл. 37) в 650/125=5,2 раза меньше, чем при нагревании ТЭНом.

А теперь опишем кратко физхимию процесса син теза тепла плазмотеплолизёром. В межфазной границе "плазма - раствор" будут протекать одновременно сле дующие химические реакции:

2 H 2O 2e H H 2OH H 2 2OH. (315) и 2 H 2O 2OH H H 2e (316) H H 2OH H 2 2OH.

b) а) Рис. 212. Фото батарей, нагреваемых плазмотеплолизёром (слева) и ТЭНом (справа).

Так как перед тем, как начать формировать моле кулу водорода, электрон атома водорода должен опус титься со 108-го энергетического уровня на 4-й энергети ческий уровень, то при образовании одного моля (mol) атомарного водорода выделится энергия (табл. 38).

Таблица 38. Энергии возбуждения и энергии связи электрона атома водорода с протоном Энергетические Энергии Энергии связи уровни возбуждения (eV) электрона с ядром (eV) 1 -0,000000 13, 2 10,198500 3, 3 12,087111 1, 4 0, 12, 5 13,054080 0, 6 13,220278 0, 7 13,320490 0, 8 13,385531 0, 9 13,430123 0, 10 13,462020 0, …. ……….. ……….

12,749 1,602 1019 6,023 1023 1230кДж / моль. (317) При температуре ниже 2700 0 С атомы водорода со единяются в молекулы. Энергия, которая при этом выде ляется, как считают химики, равна 436 кДж/моль. При со единении молекулы водорода с атомом кислорода образу ется молекула воды с выделением энергии 285, кДж/моль. Если отнестись с доверием к приведенным ве личинам энергии, которая выделяется последовательно при синтезе атомов водорода, молекул водорода и моле кул воды, то, учитывая, что в молекуле воды два электро на принадлежат двум атомам водорода и то, что один литр синтезируемой воды имеет 55,56 молей молекул во ды, то в этом случае последовательно выделится сле дующее количество энергии:

H e H 1230 55,06 ;

(318) 135447,6кДж / литр.. Н 2О H H H 2 436 55, ;

(319) 24006,16кДж / литр.. Н 2О H 2 0,5O2 H 2O 285,8 55, (320).

15879,05кДж / литр..Н 2О Суммируя полученные результаты, имеем 175332,81 кДж/л. воды. Это - потенциальная энергия, ко торая может выделиться при описанном последователь ном синтезе одного литра воды, если выделяющиеся га зы: водород и кислород будут сгорать в зоне плазмы, то количество энергии этого процесса почти в шесть раз больше энергосодержания одного литра бензина ( кДж).

Если же часть этих газов будет уходить из зоны плазмы и выделяться в анодной и катодной камерах (рис.

214, а), то величина энергии 175332,81 кДж/л. будет меньше. Для её уточнения необходимо измерить объёмы указанных газов, выходящих из анодной и катодной ка мер в единицу времени.

Масса водорода, полученного из одного литра воды, равна 1233,3 0,09 110,00 гр. Энергосодержание одного грамма молекулярного водорода равно 142 кДж, а - во дорода, полученного из одного литра воды, рано 142 110,00 15620,0кДж. (321) Это почти в два раза меньше энергосодержания од ного литра бензина (30000 кДж). Теперь приведем вари ант расчета энергии, выделяющейся при плазмотеплоли зёрном процессе, когда образующиеся газы: водород и ки слород не сгорают в плазме, а выходят в свободное со стояние и их надо удалять из анодной и катодной камер.

В данном случае при синтезе одного атома водорода вы делится энергия (13,598-12,748)=0,85 eV. А при синтезе одного моля атомарного водорода выделится энергия (0,85 1,602 10 19 6,02 10 23 ) 82,0кДж / моль. (322) Так как в одной молекуле воды два электрона двух атомов водорода, то при синтезе одного литра воды, со держащего 55,06 молей, выделится энергия (82,0х55,06х2)= 9029,84 кДж/л. (323) Суммарное количество энергии при синтезе ато мов водорода (323) и молекул водорода (319) в катод ной камере окажется таким (9029,84 + 24006,16 )= 33036,0 кДж/л. (324) Это больше, чем при сжигании одного литра бен зина (30000 кДж) или водорода (321), полученного из од ного литра воды.

Итак, водородная плазма в катодной камере может генерировать при плазменном электролизе воды в процес се разложения одного литра воды на водород и кислород 33036,0 кДж энергии. Это в (33036,0/30000)=1,10 раза больше энергии, получаемой при сжигании одного литра бензина.

Из описанного следует, чтобы получить дополни тельную энергию, необходимо вначале синтезировать атомы водорода, а затем молекулы водорода. Процессы их синтеза и являются главным источником дополнительной тепловой энергии, но при обычном электролизе воды, эта тепловая энергия не генерируется, так как молекулы во дорода выделяются из кластеров воды в синтезированном состоянии.

В процессе испытаний плазмотеплолизёра выявле на причина, уменьшающая расход электроэнергии на плазмотеплолизёрный процесс нагрева воды по показа ниям счётчика электроэнергии. Осциллограмма, снятая с клемм плазмотеплолизёра, представлена на рис. 213.

Рис. 213. Осциллограмма напряжения и тока на клеммах плазмотеплолизёра (рис. 211 и 214) Хорошо видно (рис. 213) выпрямленное напряже ние U, а внизу - маленькие амплитуды хаотически ме няющихся импульсов тока (рис. 213). Это - следствие разрыва электрической цепи в плазме атомарного водоро да, образующегося в зоне катода. Небольшая величина тока – главная причина уменьшения затрат электроэнер гии из сети на процесс работы плазмотеплолизёра, фикси руемых счётчиком электроэнергии.

Модель плазмотеплолизёра состоит из двух камер (рис. 214, а): анодной и катодной, которые соединены ме жду собой в нижней части. Рабочая площадь катода (рис.

214) многократно меньше рабочей площади анода. Это увеличивает плотность тока на поверхности катода и во круг него возникает плазма атомарного водорода. Темпе ратура этой плазмы зависит от плотности раствора и ско рости его прохода через катодную зону. Она изменяется в интервале от 2700 0 С до 10000 0 С. Запатентованный ото пительный блок представлен на рис. 214.

Рис. 214. Отопительный блок Плазмотеплолизёр (рис. 214) нагревает раствор воды и подаёт его самотёком в теплообменник 10. Нагретый водный раствор теплообменника нагревает чистую воду и подаёт её по трубе 12 в три стандартные тепловые батареи отопления (13, 14 и 15) с общей площадью теплового из лучения более 6 кв. м. (рис. 214). Раствор циркулирует по контуру (рис. 214): 9-10-11-3-9, а чистая вода – по конту ру: 12-13-14-15-16-12. Площадь излучения трёх батарей (рис. 215), без учета гофрированных волн на их поверхно стях излучения, составляет 6 кв.м.

В данном эксперименте тепловой блок проработал непрерывно более 5 часов, потребляя из сети около 1, кВтч электроэнергии. Это - около 0,250кВтч/1кв. м. по верхности теплового излучения. Стандартная батарея, на греваемая ТЭНом, с общей площадью теплового излуче ния около 1 кв.м. до такой же температуры, забирала из сети 0,700кВтч. Из этого следует, что, по показаниям счётчика электроэнергии, первый вариант плазмотеплоли зёра расходует электроэнергии из сети на нагрев 1кв.м площади теплового излучения в 0,700/0,250=2,80 раза меньше, чем существующие электронагревательные эле менты.

Рис. 215. Три батареи отопления, нагреваемые плазмотеплолизёром Самым эффективным оказался не плазменный на грев воды, а предплазменный, то есть в преплазменном режиме. Он реализуется в условиях, при которых элек троны у анода разрывают свои связи (рис. 210, связь в се чении А-А) и восстанавливают их, после излучения фо тонов, нагревающих воду. Для этого надо придать класте рам ионов (рис. 210, b) ориентированное положение меж ду анодом и катодом и так оптимизировать их количество в зазоре между катодом и анодом, чтобы плазма отсутст вовала. Это достигается изменением зазора между анод ной и катодной полостями.

Удалось разработать, испытать и запатентовать ряд конструкций предплазменных ячеек, которые легко можно переводить с плазменного в более эффективный предлазменный режим, когда плазма отсутствует, но мо жет и появиться при изменении регулируемого параметра ячейки. На рис. 216, а - одна из предплазменных ячеек.

Нетрудно видеть, что полости катода 3 и анода 4 разделя ет регулируемый зазор 9. При уменьшении его величины до 3-5мм плазма на катоде исчезает.

При отсутствии плазмы у анода раствор нагревается за счёт того, что импульсное действие напряжения на кла стер ионов OH (рис. 210, b) разрывает связь между элек троном ионного кластера, направленным к аноду и элек троном, связанным с ним ковалентно (рис. 210, b). Ока завшись в свободном состоянии с недостатком массы, электрон, оторванный от ионного кластера, восстанавли вает свою массу, поглощая эфир, и в моменты отсутствия электрического потенциала на клеммах анода и катода вновь вступает в связь с соседним электроном, излучая при этом фотон, который и нагревает раствор в регулиро ванном зазоре (рис. 216, а, - позиция 9). Частота подачи импульсов напряжения от 100 до 300 Гц.

Рис. 216: а) предплазменная ячейка;

b) схема стенда для экспериментальных исследований В этом случае не удаётся полностью избавиться от процессов выделения водорода и кислорода в зонах като да и анода, но скорость формирования этих газов у своих электродов уменьшается многократно по сравнению со скоростью их выделения при плазменном и обычном электролизах воды.

Ячейки, работающие без плазмы, названы пред плазменными, а процесс их работы – предплазменным.

Эти понятия введены потому, что ионы воды в этом слу чае находятся в растянутом, предплазменном состоянии.

Малейшее изменение параметров ячеек и параметров процесса, мгновенно переводит их в плазменный режим работы. Электрическая энергия подаётся им в виде им пульсов напряжения (рис. 217, а) и тока (рис. 217, b) с большой скважностью импульсов.

Совокупность приборов для регистрации напряже ния, тока и мощности на клеммах ячеек, представлены на схеме, на рис. 217, с, а результаты эксперимента – табл.

39.

b)ток а) напряжение с) Рис. 217. Осциллограммы и схема для измерения напря жения, тока и мощности на клеммах ячейки Из приведённых данных следует, что по показани ям вольтметра, амперметра и ваттметра мощность на клеммах ячейки около 10 Ватт, а счётчик электроэнергии показывал 250 Ватт. Почему? Удивительным является то, что вольтметр марки М2004, наивысшего класса точности 0,2 и амперметр марки М20015, тоже наивысшего класса точности 0,2 показывали средние величины напряжения и тока близкие к средним значениям этих параметров, по лучаемым путём обработки осциллограмм и расчёта их средних значений U C и I C по формулам, учитывающим их амплитудные значения U A, I A и скважности S U, SI.

U C U A / SU. (325) IC I A / SI. (326) Таблица 39. Предплазменный нагрев раствора воды 1-скважность импульсов, S 26, 2-масса раствора, прошедшего через ячейку, кг. 0, 43, 3-разность температур раствора t t 2 t1, град.

78, 4-энергия раствора, E2 3,99 m t, кДж 5-длительность эксперимента, с 6-показания вольтметра и осциллографа V, В 4, 7-показания амперметра и осциллографа I, А 2, 9, 8-реализуемая мощность P U I 4,5 2,1 9,45 Вт 9-показания ваттметра, Вт 10, 2, 8-расход электроэнергии E1 I V, кДж 2760% K E2 / E 9-эффективность ячейки, % Показания электросчётчика ECЧ Ватт Мощность, рассчитанная по средним величинам на пряжения и тока, полученным из осциллограмм, равна UA IA U С I С 4,5 2,1 9,45 Вт. (327) P S Ваттметр показывал величину мощности, равную 10Вт, то есть близкую к показаниям вольтметра и ампер метра, а счётчик электроэнергии показывал UA IA 250 Ватт.

PCC (328) S В чём причина различий в показаниях счётчика электроэнергии и ваттметра?

На клеммах счётчика электроэнергии непрерывное на пряжение 220В. Он умножает его на примерную сред нюю величину импульсного тока и выдаёт результат (328). Меньший результат он не может показать. Про грамма ваттметра определяет отдельно среднюю величину напряжения по формуле (325) и среднюю величину тока по формуле (326), перемножает их и выдаёт величину, близкую к той, что получается при расчёте по показаниям вольтметра, амперметра и осциллограммы (327).

В качестве примера высокой энергетической эф фективности приводим результаты многократных испы таний предплазменной ячейки, представленной на (рис.

218, а).

а) b) Рис. 218. а) предплазменная ячейка (патент № 2457284);

b) осциллограмма импульсов напряжения и тока, пода ваемых на клеммы предплазменной ячейки На рис. 219, а и b показаны две бытовые батареи отопления с площадью излучения тепла у каждой батареи, равной 1,5 кв. метра. Обе батареи нагревались до град. за 30 мин.

b) Батарея- a) Батарея -1.

Рис. 219: а) батарея, нагреваемая ТЭНом;

b) батарея, нагреваемая 3-мя предплазменными ячейками;


с) предплазменная ячейка - Патент № Многократно проведённые эксперименты с участие российских и зарубежных специалистов показали, что Счётчик электроэнергии регистрировавший мощность, реализуемую первой батареей (рис. 219, а), показал P U I 175 5 875Вт. (329) Приборы на клеммах предплазменных ячеек пока зали, что величина мощности, реализуемая на их клеммах, равно мощности, следующей из осциллограммы (рис.

218), снятой с этих клемм U A I A 1000 P 15Вт.

(330) S2 Нагревательным элементом первой батареи являет ся ТЭН мощностью 1,0кВт, а второй – три последователь но соединённые предплазменные ячейки, которые пита лись импульсами напряжения, равными 1000В и импуль сами тока, равными 150А. Скважность импульсов напря жения и тока была равна S 100 (рис. 218, а). Выравни вание скорости нагрева батарей осуществлялось путем ре гулирования напряжения на клеммах батареи со стан дартным нагревательным элементом. За 30 минут поверх ность обоих батарей нагревалась до 80 град. Мощность на клеммах батареи с ТЭНом – 875 Вт, а - с предплазмен ными ячейками – 15 Вт.

Так как счётчики электроэнергии, реализуют свои показания при импульсном потреблении электроэнергии по формуле (298), а реальный расход определяет формула (230), то при скважности импульсов S 100 счётчики электроэнергии завышают реальный расход электроэнер гии в 100 раз.

Невольно возникает вопрос: в чём принципиальная разница между обычной плазмоэлектролитической ячей кой, предплазменной ячейкой и плазмотеплолизёрной ячейкой? Главное различие между указанными ячейками скрыто в получении энергетического эффекта по показа ниям существующего счётчика электроэнергии, не спо собного правильно учитывать среднюю величину им пульсной мощности. Раньше не удавалось получать плазменным способом результаты, учитываемые счётчи ком электроэнергии, которые противоречили бы пресло вутому «закону сохранения энергии». Теперь и этот барь ер позади.

А теперь отметим главное – самым экономным ис точником питания всех импульсных потребителей элек трической энергии является импульсный электромотор генератор типа МГ (рис. 185). Главная его особенность в том, что он реализует функции трансформатора при вра щении ротора. Это – вращающийся трансформатор, по зволяющий генерировать четыре независимых рабочих импульса напряжения и тока простейшим образом, ис пользуя диод.

Уже появился конкурент у импульсного процесса нагрева воды – итальянский блок холодного синтеза ядер никеля в ядра меди с энергетической эффективностью значительно больше единицы (рис. 172).

Вполне естественно, что итальянский блок нужда ется в первичном источнике энергии, роль которого смо жет выполнять российский импульсный электромотор генератор (рис. 185).

Заключение Представленные теоретические и эксперименталь ные результаты убедительно доказывают способность во ды быть очень экономным генератором тепловой энергии.

Но это не единственное уникальное свойство воды. Её можно разлагать на водород и кислород и использовать энергию этих экологически чистых газов. Главная про блема в развитии этого направления использования воды, как источника энергии – снижение затрат энергии на про цесс электролиза воды, который реализуется в растениях за счёт тепловых фотонов Солнца. Представим информа цию о путях снижения затрат энергии на электролиз воды.

12. 3. Анализ процесса электролиза воды 12.3.1. Противоречия старой теории электролиза воды Полезность любой теории определяется её возмож ностями правильно интерпретировать результаты уже су ществующих экспериментов и прогнозировать возмож ность получения новых теоретических и эксперименталь ных данных. Посмотрим, отвечает ли этим требованиям, старая теория электролиза воды. Для этого, проанализи руем старое описание химического процесса получения водорода из воды. Оно - в многочисленных учебниках.

Химические реакции, протекающие при этом процес се, используются для расчетов его параметров. Они признаются предельно ясными и не вызывают возраже ний как среди химиков, так и среди физиков. Посмот рим, действительно ли здесь все так ясно? Считается, что на катоде протекает следующая реакция 2e 2 H 2 O H 2 2OH. (331) Два электрона, поступающие с катода, реагируют с двумя молекулами воды, образуя молекулу водорода H и два иона гидроксила OH. Молекулярный водород об разует пузырьки газообразного водорода, а ионы гидро ксила остаются в растворе.

На аноде протекает реакция 2 H 2 O O2 4 H 4e. (332) Четыре электрона переходят на анод с двух моле кул воды, которая разлагается с образованием молеку лы кислорода и четырех ионов водорода. Суммарную реакцию можно получить, умножая уравнение (331) на 2 и суммируя с уравнением (332). Она выглядит следующим образом 6 H 2 O 2 H 2 O2 4 H 4OH. (333) Считается также, что в кислых растворах, с высокой концентрацией ионов водорода, на катоде мо жет протекать реакция 2 H 2e H 2. (334) Возникает такой вопрос: что следует понимать под символом H при таком учебном изложении сути про цесса электролиза воды? Естественно, H означает по ложительный ион атома водорода, то есть протон. Од нако химики умудрились обозначить этим же символом и положительно заряженный ион гидроксония H 3 O. Они давно приняли соглашение: в целях упрощения записи, писать H, вместо - H 3 O. Вот и приходится гадать:

всегда ли под химическим символом H надо понимать совокупность символов H 3 O или нет? А если нет, то, как же различать случаи "да" и "нет"? Ведь символ H используется в многочисленных других химических реак циях.

Если согласиться с описанным процессом элек тролиза воды, то из него следует, что в водном рас творе существуют свободные протоны, которые обо значаются символом H. Имея положительный заряд, они движутся к катоду и, получив от него электрон e, образуют вначале атомы водорода H, которые, соеди няясь, формируют молекулы H 2, выделяя при этом кДж/моль. По-другому ведь невозможно интерпретиро вать формулы (332), (333), (334).

Из формул (333, 334) следует, что у анода идет процесс синтеза молекул кислорода из его атомов, кото рый должен сопровождаться выделением энергии кДж/моль. Это также надо учитывать при анализе энерге тического баланса процесса электролиза воды, но в со временной химии не принято проводить такой анализ, так как из него следуют противоречия с экспериментом. Рас смотрим одно из них.

Введем, как это и должно быть, символ H для обо значения только протона. Тогда реакция синтеза атома водорода H запишется так H e H. (335) Реакция синтеза молекулы водорода представится в таком виде 2 H 2e H 2. (336) Гипотеза о присутствии в различных химических растворах свободных протонов атомов водорода плодо творно используется в старой химии. Однако появление плазменного электролиза воды ставит эту гипотезу под сомнение. Дело в том, что протон - это очень маленькое и очень активное образование, которое может существо вать только в составе ядра атома или в составе атома во дорода, выполняя роль его ядра. Атомы водорода суще ствуют в свободном состоянии при температуре (2700...10000) 0 С. Это означает, что при определенной плотности атомов водорода в единице объема должна формироваться плазма с такой температурой. Но при низ ковольтном электролизе воды плазма атомарного водоро да, как известно, не образуется. Это значит, что в этом случае отсутствуют условия существования атомов водо рода в свободном состоянии, то есть условия синтеза ато мов водорода.

Известна энергия синтеза молекул водорода ( кДж/моль), поэтому мы можем рассчитать примерное ко личество энергии, которое должно выделяться в электро литическом растворе при получении одного кубометра водорода в условиях, когда свободные атомы водорода объединяются в молекулы, как это следует из старой тео рии электролиза воды (331-334). В одном кубическом метре водорода содержится 1000/22,4=44,64 моля моле кулярного водорода. При его синтезе выделяется энергия H H H 2 (436 44,64) 19463,0кДж / м 3. (337) Если согласиться с наличием процесса синтеза мо лекул кислорода, то в зоне анода должна протекать реак ция 2OH O2 2 H 495кДж / моль, (338) то есть должны формироваться молекулы кислорода и атомы H водорода. Но, как известно, при низковольтном электролизе воды в зоне анода выделяется только кисло род.

Известно также, что при низковольтном процессе электролиза воды формирование 1м 3 (44,64 моля) водо рода сопровождается выделением 22,32 моля молеку лярного кислорода. В результате этого должно выделяться 495х22,32=11048,80 кДж энергии. Складывая эту энер гию с энергией синтеза молекул водорода, получим 11048,80 19463,00 30511,80кДж. (339) Учитывая существующие экономные затраты на получение одного кубометра водорода, равные 4кВтч или 3600х4=14400кДж, определим общий показатель тепло вой энергетической эффективности K 0 низковольтного процесса электролиза воды с учётом энергии, выделяю щейся в зонах катода и анода 30511, K0 (340) 2,12.

Но в реальности его нет. Тепловой энергетический показатель современного низковольтного процесса элек тролиза воды меньше единицы, поэтому возникает во прос: каким образом формируются молекулы водорода и кислорода при низковольтном процессе электролиза воды, не генерируя ту энергию, которая следует из старой тео рии этого процесса (340)? Ответа нет.

12.4. Новая теория электролиза воды и её экспериментальная проверка Новую теорию электролиза воды мы будем базиро вать не только на уравнениях химических реакций, но и на моделях атомов, ионов, молекул и кластеров, которые участвуют в этом процессе со своими давно определён ными энергетическими показателями синтеза и диссоциа ции.

Поскольку атомарный водород существует лишь при температуре 2700-10000 С, а в обычных электролизё рах такой температуры нет, то это значит, что при элек тролизе воды отсутствует процесс синтеза молекул водо рода из его свободных атомов и сразу возникает вопрос откуда берутся молекулы водорода при электролизе во ды? Почему наши предшественники не поставили этот вопрос? Мешало орбитальное движение электронов в атомах, которое лишало возможности формирования пра вильных представлений о процессах соединения атомов в молекулы. Теперь мы знаем, что электроны взаимодейст вуют с протонами ядер не орбитально, а линейно. Отсут ствие орбитального движения электронов в атомах и их линейное взаимодействие с протонами ядер раскрывает структуры любых атомов, в том числе, атомов водорода (рис. 221) и кислорода (рис. 222), которые входят в состав молекулы воды (рис. 222, а).


Рис. 221. Модели: а) атома водорода;

b) молекулы ортоводорода;

с) молекулы пароводорода Использование моделей атомов, ионов, молекул и класте ров значительно облегчает процессы интерпретации ре зультатов экспериментов и делает их прозрачными. Это значит, что указанные модели выполняют функции теоре тического анализа результатов экспериментов и являются неотъемлемой частью теории электролиза воды.

Отметим ещё раз: атомарный водород (рис. 221, а) существует в плазменном состоянии при температуре 2700-10000 С. Если бы образование молекул водорода при электролизе воды шло путем отделения его атомов, отделённых от молекул воды, которые в этом случае имели фазы свободного состояния, то в фазе атомарного состояния водорода в электролитическом растворе долж на формироваться указанная температура, но её нет, по этому у нас появляются основания предположить, что мо лекулы водорода и кислорода выделяются из кластеров воды в синтезированном состоянии. Для выявления дос товерности такого предположения надо владеть информа цией о структуре молекулы воды. Она – на рис. 222.

Рис. 222. а) схема молекулы воды: 1,2,3,4,5,6,7,8 - но мера электронов атома кислорода;

P1, P2 - ядра атомов водорода (протоны);

e1 и e2 - номера электронов атомов водорода b) кластер из двух молекул воды Два электрона 1 и 2 атома кислорода (рис. 222, а) расположены на оси его атома, а шесть остальных – по кругу, перпендикулярному оси. Можно предположить, что суммарное электростатическое поле шести электро нов, расположенных по кругу (назовем их кольцевыми электронами), удаляет 1-й и 2-й осевые электроны на большее расстояние от ядра атома, чем то расстояние от ядра атома, на котором распложены кольцевые электроны (3, 4, 5, 6, 7 и 8). Осевые электроны атома кислорода яв ляются его главными валентными электронами. Именно к этим электронам присоединяются электроны атомов во дорода (рис. 221, а), образуя молекулу воды (рис. 222, а).

Символами e1 и e2 обозначены электроны атомов водорода, а символами P и P2 - протоны атомов водо рода. Структура атома водорода (рис. 221, а) показывает, что если этот атом соединится с 1-м осевым электроном атома кислорода своим единственным электроном, то протон окажется на поверхности молекулы и образует зону с положительным зарядом, который будет генериро ваться протоном атома водорода (рис. 222, а). Аналогич ную зону сформирует и протон второго атома водорода, который соединяется со 2-м осевым электроном атома кислорода (рис. 222). Отрицательно заряженную зону сформируют электроны атома кислорода, расположен ные по кольцу вокруг оси атома кислорода. Такая модель структуры молекулы воды объясняет увеличение её объё ма при замерзании.

Поскольку при охлаждении электроны излучают фотоны и приближаются к ядру атома, то шесть кольце вых электронов атома кислорода в молекуле воды (рис.

222, а), приближаясь к ядру атома, своим суммарным статическим электрическим полем удаляют осевые элек троны 1 и 2 от ядра. В этом случае расстояние между атомами водорода, расположенными на оси молекулы во ды, увеличиваются. Это и есть главная причина увеличе ния размеров молекул воды при их замерзании.

Обратим внимание на то, что кластеры воды фор мируются, прежде всего, протон - протонными связями, когда две её молекулы соединяются соосно (рис. 222, b).

Если учесть, что размер протона на три порядка меньше размера электрона, то протон – протонная связь легче раз рушается при механическом воздействии на такой кластер (рис. 222, b). Это и обеспечивает текучесть воды.

Большое электрическое сопротивление воды обу словлено тем, что на осевых концах молекул располага ются положительно заряженные протоны атомов водоро да. В результате линейные кластеры молекул воды имеют на обоих концах одноимённые заряды, что исключает возможность формирования электрической цепи в чистой воде и увеличивает её электрическое сопротивление.

Чтобы уменьшить электрическое сопротивление воды и увеличить её электропроводность, надо ввести в раствор ионы, которые имели бы на одном конце глав ной оси электрон, а на другом протон. В этом случае та кие ионы легко объединяются в линейные кластеры с раз ными знаками электрических зарядов на их концах, что и приводит к формированию электрических цепей в раство ре, которые увеличивают его электропроводность. В каче стве примера можно рассмотреть присутствие в воде иона OH.

Известно, что вода может обладать щелочными или кислотными свойствами. Щелочные свойства формируются за счет увеличенного содержания в воде гидроксила OH. На рис. 223, а представлена схема гидроксила. На одном конце оси гидроксила OH рас положен электрон 3 атома кислорода, а другой - заверша ется протоном P1 атома водорода. Таким образом, гидро ксил – идеальное звено электрической цепи. Под действи ем приложенного напряжения ионы гидроксила форми руют линейные кластеры с положительным и отрицатель ным знаками электрических зарядов на концах (рис. 223, b). В результате электрический импульс напряжения пе редаётся в растворе вдоль таких кластеров.

Рис. 223. Схемы: а) гидроксила OH ;

b) кластера OH Конечно, ток не течёт вдоль кластера. Он формиру ется благодаря тому, что ион гидроксила OH, располо женный на конце кластера у анода (+ на рис. 223, b) отда ёт ему свой электрон 6, а протон P1 атома водорода у ио на OH, расположенного у катода (-), получает электрон из сети.

Если к этому добавить тот факт, что водород выде ляется у катода (-), а кислород у анода (+), то факт дви жения электронов от анода (+) к катоду (-) во внешней цепи, соединяющей анод и катод, который мы уже описа ли, становится неоспоримым. На каком основании элек тротехники считают, что электроны в цепи постоянного тока движутся от минуса (-) к полюсу (+) остаётся тай ной. Поэтому мы будем придерживаться уже описанного нами неоспоримого экспериментального факта о движе нии электронов в цепи постоянного тока от плюса (+) к минусу (-).

Известно, что молекулы водорода могут существо вать в двух формах, которые называются ортоводородом (рис. 221, b) и параводородом (рис. 221, c).

Итак, процесс электролиза начинается с выхода электрона ek из катода в раствор. Осевые протоны Р двух молекул воды (рис. 224, а и b), получив от катода по электрону e k, соединяются в кластер, в структуре кото рого оказывается молекула ортоводорода (рис. 224, а) в синтезированном состоянии.

Рис. 224. Схемs формирования молекулы ортоводорода и пароводорода в структурах кластеров из двух молекул воды Опишем подробно лишь один процесс – выделение молекул ортоводорода из кластеров молекул воды (рис.

224, а, и, с). Выделение молекул пароводорода (рис. 224, d, e, k) описывается аналогично. Поскольку первый и второй электроны атома кислорода удалены от его ядра дальше других электронов (рис. 223, а), то протон P1 ато ма водорода, связанный с одним из этих электронов, пер вым приближается к катоду и получает от него электрон ek (рис. 224, а). После того, как две молекулы воды (рис.

224, а и b) получат по электрону ek, их поверхностные электроны сразу же соединяются и образуют кластер из двух молекул воды (рис. 224, а, b), соединенных двумя электронами ek, испущенными катодом. Как видно, в цепочке протонов и электронов, соединяющих две моле кулы воды, присутствует молекула ортоводорода (рис.

221, b и 224, а, b). Так как электроны, пришедшие от ка тода, прошли фазу свободного состояния, то синтез моле кулы водорода в этой цепочке сопровождается затратами энергии, старая минимальная промышленная величина которой на 1м 3 водорода - около 4 кВтч.

Обратим внимание на то, что на образование моле кулы водорода в этом процессе расходуется два электрона e k, пришедшие из катода, то есть из сети. В соответст вии с законом Фарадея, на образование одного моля водо рода в этом случае расходуется два Фарадея Кулонов электричества или 2 F 192980 / 3600 53,60 А ч / моль.

Если электролиз идет при напряжении 1,70V, то на получение одного моля водорода будет израсходовано E I V 53,61,70 91,12 Ваттч, а на получение 1м E (1000 / 22, 4) 91,12 1476кДж / м 3 4,10кВтч. (341) Как видно, расчеты с использованием закона Фара дея дают результат, совпадающий с расходом электро энергии на получение одного кубического метра водорода из воды лучшими современными промышленными элек тролизёрами.

В Природе, например, при фотосинтезе, как мы уже отметили, этот показатель многократно меньше, по этому перед нами - естественный вопрос: как уменьшить затраты энергии но получение водорода из воды?

Для этого нам необходима информация об энерги ях химических связей электронов атомов водорода и ки слорода с их ядрами в момент пребывания элек тронов на любых энергетических уровнях (табл. 40 и 41).

В ряду энергий связей электрона с протоном атома водорода (табл. 40) и валентного электрона атома кисло рода с протоном его ядра (табл. 41) есть энергии связи (1,51eV) и (1,53 eV), при которых начинается и идет процесс выделения газов в процессе электролиза воды, согласно старой теории этого процесса. Эти энергии со ответствуют пребыванию электронов на третьих энер гетических уровнях. Раньше, из анализа процесса синтеза молекулы воды, мы установили, что энергия связи между электронами атомов водорода и кислорода в молекуле во ды равна 1,48eV (рис. 222, а).

Таблица 40. Спектр атома водорода Значения n 2 3 4 5 eV 10,20 12,09 12,75 13,05 13, E f (эксп) eV 10,198 12,087 12,748 13,054 13, E f (теор) eV 3,40 1,51 0,85 0,54 0, Eb (теор) Таблица 41. Спектр первого электрона атома кислорода Значения n 2 3 4 5 eV 10,18 12,09 12,76 13,07 13, E f (эксп.) eV 10,16 12,09 12,76 13,07 13, E f (теор.) eV 3,44 1,53 0,86 0,55 0, Eb (теор.) Итак, среди энергий связи электрона атома водорода с его ядром (протоном) есть энергия (1,51 eV), близкая к экспериментальному значению (1,48 eV). Определим аналогичные энергии для электронов атома кислорода.

Поскольку в химических реакциях участвуют, в ос новном, поверхностные электроны атомов, которые име ют близкие значения энергий связи с ядрами атомов на одноименных энергетических уровнях, то ограничимся анализом энергий связи первого электрона атома кисло рода (табл. 41).

Как видно (табл. 41), энергии связи первого элек трона атома кислорода практически совпадают с соответ ствующими энергиями связи электрона атома водорода (табл. 40). Причем, энергия, соответствующая третьему уровню (1,53 eV), близка к экспериментальному значению энергии (1,48 eV) газовыделения при низковольтном электролизе воды. Так что теоретические значения энер гий связи электрона первого атома водорода и первого электрона атома кислорода в молекуле воды, полученные на основании закона формирования спектров, представ ленного в нашей монографии, близки к эксперименталь ным значениям этой энергии (табл. 40 и 41).

Теперь у нас появились веские основания пола гать, что первый электрон атома кислорода, устанавли вая связь с электроном 1-го атома водорода в молекуле воды, находится вблизи третьего ( Eb 1,53eV ) энергети ческого уровня (табл. 41).

Анализируя закономерность изменения энергий свя зи электронов атома кислорода и других атомов с их яд рами, мы установили, что в условиях присутствия в атоме всех электронов они имеют, примерно, одинаковые энер гии связи с ядрами атомов. Поэтому будем считать, что симметричность молекулы воды обеспечивает равные (или близкие) энергии связи с ядром его 1-го и 2-го элек тронов (рис. 222, а).

Низковольтный процесс электролиза воды обычно идет при напряжении (1,6 - 2,3)B и достаточно большой силе тока, свидетельствующей о большом расходе элек тронов.

Энергия синтеза одного моля молекул водорода равна 436кДж. Переведем её в электрон-вольты в расче те на одну молекулу.

436 4,53eV. (342) 6,02 10 23 1,6 10 Величина этой энергии показана справа от моле кулы водорода, расположенной в кластерной цепочке (рис. 224, a и b), а также показаны энергии 1,48eV связи атомов водорода с атомами кислорода в молекулах воды.

Энергия 4,53eV синтеза молекулы водорода перераспре деляет энергии связи в кластерной цепочке таким обра зом, что энергии 1,48eV связи атомов водорода с атомами кислорода в молекулах воды становятся равными нулю и молекула ортоводорода выделяется из кластерной цепоч ки (рис. 224, с).

Таким образом, разность между энергией 4,53eV синтеза молекулы водорода и суммарной энергией связи (1,48+1,48) = 2,96 eV оказывается равной (4,53 – 2,96)=1,57eV. Эта энергия расходуется на нагревание электролитического раствора. Поэтому при выделении 1м 3 водорода выделится не 44,64х436=19463 кДж, предсказываемых старой теорией электролиза, а следую щее количество тепловой энергии 1000 1,57 2 6,02 10 23 1,6 10 (343) 13502кДж.

22,4 При этом у катода идёт химическая реакция 2 H 2 O 2e H 2 2OH 2 1,48eV. (344) Вполне естественно, что количество тепловой энер гии 13502кДж является частью общей энергии 4х3600 = 14400 кДж, расходуемой на получение одного кубическо го метра водорода. Показатель тепловой эффективности этого процесса окажется таким 0,94. (345) KT Важно иметь в виду, что энергию синтеза молекул кислорода мы не учли. Если же учитывать энергию синте за молекул кислорода, то надо знать, сколько кислорода выделятся при получении 1000 литров водорода. Извест но, что из одного литра воды можно получить 1234, литра водорода и 604,69 литра кислорода. Тогда при вы делении 1000 литров водорода выделится 60469/1234,4=489,86 литра кислорода. Учитывая, что энергия, выделяющаяся при синтезе одной молекулы ки слорода, равна 4,95 eV (5,13 кДж/моль), найдем количест во энергии, которая выделится при синтезе 489,86 литров кислорода.

489,86 5,13 6,02 10 23 1,6 10 1080,58кДж. (346) 22,4 Тогда общий показатель тепловой эффективности будет равен 13502 1080, (347) KТ 1, Таким образом, показатель общей тепловой эффек тивности (347) существующего низковольтного процесса электролиза воды близок к единице, поэтому считали, что энергобаланс процесса электролиза воды подчинялся за кону сохранения энергии.

Однако, если учесть, что энергосодержание одного грамма водорода равно 142 кДж, а кубический метр этого газа весит 90 гр., то показатель общей энергетиче ской эффективности будет таким 13502 1080,52 142 (348) K0 1, Рассмотрим теперь реакции, протекающие у анода (рис. 225). Известно, что ион гидроксила (рис. 225), имея отрицательный заряд OH, движется к аноду (рис. 225, а).

Два иона гидроксила, отдавая по одному электрону аноду и, соединяясь, друг с другом, образуют перекись водоро да H2O2 (рис. 225, b).

Известно также, что процесс образования перекиси водорода эндотермический, а молекулы кислорода - экзо термический. При получении одного кубического метра водорода процесс образования перекиси водорода по глощает 22,32х109,00=2432,88 кДж. В силу этого даже при плазмоэлектролитическом процессе температура рас твора в зоне анода остаётся низкой.

Рис. 225. Схемы: а) передача электронов e1 ионами OH аноду А;

b) образование перекиси водорода H 2O2 ;

с) образование молекулы кислорода O2 и двух молекул воды d) и e) Если бы существовал процесс синтеза молекул ки слорода, то при получении одного кубического метра во дорода в зоне анода выделилось бы 22,32х495,00=11048,40 кДж. Вычитая из этой величины энергию, поглощенную при синтезе перекиси водорода, получим 11048,40-2432,88=8615,52 кДж. Складывая эту энергию с энергией синтеза молекул водорода 19463, кДж, получим 28078,52 кДж. В этом случае общий пока затель тепловой энергетической эффективности K 0 дол жен быть таким K 0 =28078,52/14400=1,95. Поскольку в реальности этой энергии нет, то этот факт подтверждает гипотезу об отсутствии процесса синтеза молекул водоро да в зоне катода и молекул кислорода в зоне анода при низковольтном электролизе. Молекула водорода (рис. 224, c) и молекула кислорода (рис. 225, c) формируются в кластерных цепочках до выделения в свободное состоя ние, поэтому и не генерируется энергия их синтеза.

После передачи двумя ионами гидроксила двух электронов аноду (рис. 225, а) образуется молекула пере киси водорода H 2 O2 (рис. 225, b), которая, распадаясь, образует молекулу кислорода (рис. 225, с) и два атома во дорода. Последние, соединяясь с ионами гидроксила, об разуют две молекулы воды (рис. 225, d, e). Все эти соеди нения формируются в кластерах и выделяются в свобод ное состояние из кластеров, минуя фазы свободного со стояния. С учетом этого химическая реакция в зоне анода запишется так 4OH 2e H 2O2 2OH O2 2 H 2O. (349) Итак, новая теория низковольтного электролиза воды устраняет противоречия старой теории и точнее отражает реальность.

Теперь начнём искать пути экономии электриче ской энергии, следующие из новой теории процесса элек тролиза воды. Для этого проанализируем результаты ра боты лабораторного электролизёра, питаемого с помощью электронного генератора импульсов напряжения.

12.5. Анализ процесса питания электролизёра Электролизёр – это совокупность пластинчатых анодов и катодов, каждая пара которых называется ячей кой. Раствор размещается между пластинами электродов.

Напряжение на клеммы электролизёра можно подавать непрерывно, а можно импульсами (рис. 226).

Рис. 226. Осциллограмма напряжения и тока на клеммах электролизёра На рис. 226, хорошо видно, что импульсы 1 на пряжения восстанавливают средний потенциал U P элек тролизера, который уменьшается при отсутствии импуль са. Одновременно формируется и импульс 2 тока. Это значит, что нет нужды подавать напряжение в электроли зёр непрерывно, так как он имеет свой потенциал, для поддержания заданной величины которого достаточна пе риодическая подзарядка электролизёра.

При такой системе подачи электрической энергии в электролизёр измерительные приборы учитывают не ве личину напряжения, которое необходимо для подзарядки электролизёра, а полную величину постоянного потен циала U P, которая, вполне естественно, больше средней величины амплитуды напряжения U C U A / S, необходи мого для подзарядки электролизёра. Так работают все со временные электролизёры, и все варианты совершенство вания такого способа его питания уже задействованы. Из изложенного следует, что реальная энергия, затрачивае мая на процесс электролиза воды, меньше той, которую показывают приборы. Как определить её величину?

Электронный ключ 3 (рис. 227) генерирует им пульсы напряжения, разрывая электрическую цепь и на рушая связь постоянного потенциала U P электролизёра с постоянным потенциалом аккумулятора 2.

Рис. 227. Схема импульсного питания электролизёра от аккумуляторной батареи 2 через диод Показания вольтметров следующие: V1 10,0 B ;

V2 1,20 В ;

V3 12,5В. Показания амперметра I 0,12 A.

Мы знаем, что вольтметры V1 и V3, подключённые к клеммам электролизёра и к клеммам аккумулятора, не учитывают скважность импульсов напряжения питания электролизёра и скважность импульсов напряжения, по даваемого в электролизёр из аккумулятора. Обусловлено это тем, что на клеммах аккумулятора и электролизёра фактически - почти постоянное напряжение (рис. 226, а).



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.