Андреев Е.И. Основы естественной энергетики

Подождите немного. Документ загружается.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

ПРОЦЕССЫ И УСТАНОВКИ

ЕСТЕСТВЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

1. Азотная реакция в воздушной среде

1.1. Немного предыстории

Задолго до появления книги Д.Х. Базиева /3/ были из-

вестны случаи, когда энергия взрыва превосходила расчет-

ную или теоретически возможную. В первую очередь это

относилось к взрывам запыленного воздушного пространст-

ва: в угольных шахтах, на элеваторах, мукомольных и дру-

гих пылеобразующих производствах. Без теории трудно

было понять причину взрывной энергии. Тем не менее, по-

скольку кроме воздуха и пыли в облаке ничего не было, то

помимо обычного сгорания органического вещества в ки-

слороде воздуха, причина могла быть только в участии ос-

тавшейся части воздуха – азота. Механизм же азотной реак-

ции оставался неизвестным.

Повторим необходимые условия частичного распада

азота с выделением энергии связи его элементарных частиц

/3,4/. Таких условий два: первое условие – наличие плазмы,

как состояния, ионизированного раздробленного вещества,

хотя бы на атомы; второе условие – наличие электронов –

генераторов энергии. В случае недостатка электронов, когда

коэффициент размножения менее трех, может идти зату-

хающая ядерная реакция частичного распада вещества, в

частности, и азота – частичный фазовый переход высшего

рода (ФПВР). В отличие от полного распада, при частичном

расщеплении вещества сохраняются его физико–

химические свойства вследствие малости дефекта массы.

Поэтому продукты азотной реакции не превращаются в ра-

диационное излучение как при полном распаде, а вступают

в химическую реакцию между собою, образуя, в основном

водяной пар. То есть азотная реакция (с окислением до

OН

) является экологически рациональной по сравнению

со сгоранием органического топлива (с окислением до

СO

)

и с ядерной реакцией (с полным распадом радиоактивных

веществ). Азотная реакция не засоряет атмосферу вредными

химическими веществами, не вызывает потепления атмо-

сферы (с угрозой катастрофы) из–за

СO

, не засоряет про-

странство радиоактивными веществами.

Во вторую очередь следует указать на избыточную

энергию термоядерных взрывов. Так, Д. Х. Базиев /3/ ука-

зывает, что накопленные в результате распада заряда урана

электроны становятся генераторами энергии, расщепляя ос-

цилляторы атмосферного воздуха – азот и кислород. При

этом выделившаяся при взрыве энергия на 2…3 порядка

была выше расчетной.

Что же становится с испорченными атомами азота, ки-

слорода, испытавшими дефект массы? Может быть мы, ис-

пользуя воздух как ядерное топливо, сделаем атмосферу не-

пригодной для обеспечения жизни на Земле? Для подтвер-

ждения своей теории и, в частности, того, что магнитное

поле есть поток мелких положительно заряженных элемен-

тарных частиц – электрино, Д. Х. Базиев сделал следующий

опыт /4/. Пробирки с водой были помещены между полю-

сами постоянного магнита в магнитное поле более сильное,

чем земное. Расчет был на то, что с течением времени элек-

трино должны осесть на молекулы воды, имеющие проти-

воположный – отрицательный – избыточный заряд. При

этом масса воды в пробирках должна увеличиться, что и

произошло на самом деле. Таким образом, была подтвер-

ждена материальная, а не волновая природа магнитного по-

ля. Но это еще не все, и может быть не самое главное: про-

бирки после опыта были оставлены в фоновом магнитном

поле Земли, и через некоторое время масса воды в них стала

равна исходному значению. Это значит, что масса элемен-

тарных частиц в молекулах вещества зависит от внешних

условий и находится в равновесии с природой. Поэтому

азот, кислород, вода после частичного ФПВР восстанавли-

ваются в природных условиях и находятся в определенном

равновесии между собой.

То есть, если природу использовать не варварскими

методами, как в случае с ядерным (урановым) и органиче-

ским топливом, а щадящими методами типа рассматривае-

мой азотной реакции, то равновесие в природе поддержива-

ется автоматически за счет круговорота вещества и энергии

во Вселенной.

1.2. Структура и механизм распада молекул азота

Известно, что молекулы азота распадаются на атомы

или с ними происходят некоторые превращения, например,

 CO /14/, при подведении к ним энергии. Это может

быть: нагревание, удар, взрыв, излучение, электрический

разряд и т. п. Так, при 5000ºС диссоциирует на атомы более

95% азота, а при давлении 70 Па азот распадается на атомы

уже при тлеющем электрическом заряде. Однако механизм

процесса распада и превращения азота не разработан. Для

понимания механизма распада рассмотрим сначала струк-

туру молекулы азота.

Пожалуй, единственно достоверным фактом является

японская фотография молекул золота, рассмотренная Д. Х.

Базиевым /3/. На ней изображена совокупность неправиль-

ных сфер при увеличении в

раз, которые авторы посчи-

тали за молекулы. По теории же Базиева сфера – это глобу-

ла (пространство) внутри которого в вакууме совершает

возвратно–поступательное и вращательное (для газа и жид-

кости) движение одна молекула вещества. Размер молекулы

примерно на три порядка меньше размера глобулы. Элек-

тродинамическое взаимодействие с соседями, расписанное

в /3,4/, осуществляется за счет внешней энергии. Однако,

расход энергии небольшой ввиду того, что движение моле-

кулы происходит в вакууме и практически безынерционно.

Высокая скорость вращения молекулы требует для ее

устойчивости к электродинамическим нагрузкам тщатель-

ной балансировки. То есть масса молекулы и ее частей хо-

рошо уравновешена относительно оси вращения. Поэтому

никаких выступающих частей просто не может быть, так

как при превышении механической прочности несбаланси-

рованные тела вращения разрушаются, распадаются, рассы-

паются на механически устойчивые фрагменты. Из условия

минимума поверхностной энергии самыми устойчивыми

будут сферические структуры (по аналогии, например, с ка-

плями воды) или близкие к ним. В наибольшей мере усло-

вию устойчивости отвечает сфера из 12-ти нуклонов, в от-

дельности представляющая углерод

, а также – отдель-

ный нуклон – нейтрон или атом водорода.

Исходя из двух условий (сбалансированности и мини-

мума энергии) молекулу азота можно представить в виде

двух сфер типа

на одной оси с расположенными между

ними, соответственно, четырьмя нуклонами и двумя элек-

тронами связи симметрично относительно оси.

При нагревании газа увеличивается частота колебаний

и скорость молекулы, диаметр глобулы и, соответственно,

силы взаимодействия с соседями, которые при превышении

прочности молекулы приводят к ее распаду на фрагменты.

При попадании на молекулу заряженной частицы (при

облучении, электрическом разряде …) во-первых, может

случиться распад вследствие прямого ударного действия,

если оно превышает прочность соединения частей молеку-

лы в единое целое; во-вторых, возникает разбалансировка

молекулы, приводящая к ее распаду по указанной причине.

Во всех трех случаях – неконтактное электродинамическое,

прямое ударное действие и разбалансировка – необходимо

превысить некоторый энергетический порог – энергию ак-

тивации. Энергию активации можно уменьшить, применяя

катализаторы.

Теперь, зная структуру молекулы и механизм распада,

можно анализировать на какие устойчивые фрагменты мо-

жет расщепляться молекула азота. При симметричном рас-

паде могут получиться два атома азота, но они сами по себе

имеют фрагмент типа

и два нуклона – атома водорода.

То есть атом азота окончательно может распасться на угле-

род

и два атома водорода

. При несимметричном

распаде можем получить из молекулы азота один атом уг-

лерода

и один атом кислорода

или – два атома

и четыре атома

. Этому также способствует то, что

разламывание молекулы азота на две части происходит в

местах их соединения, то есть по двум электронным мости-

кам, которые (электроны) выламываются вместе с приле-

гающими к ним нуклонами – атомами водорода: как бы от-

рывается готовая молекула водорода

, которая распада-

ется в свою очередь на отдельные атомы и электроны. В ко-

нечном итоге азот может с наибольшей вероятностью рас-

падаться на три наиболее устойчивых элемента:

. При распаде молекулы азота становятся свободными

также два электрона связи, которые тотчас обращаются в

генераторы энергии, производя частичный ФПВР фрагмен-

тов плазмы.

Почему же из наиболее устойчивых частиц преимуще-

ственно образуется вода (водяной пар)? При распавшемся

азоте в плазме много атомов кислорода, структурно пред-

ставляющих сферу типа

с четырьмя нуклонами типа

, а также – две дырки еще для двух нуклонов типа

так, чтобы, когда их шесть (в виде бублика, лежащего на

сфере) в наибольшей степени отвечать не только условию

сбалансированности, но и минимума поверхностной энер-

гии. То есть, атом кислорода, имея в своей структуре две

дырки, как два гнезда в обойме нагана, только и ждет, когда

появляется два атома водорода, чтобы их заполнить … и

образовать молекулу воды

ОН

. Недаром в химической ли-

тературе везде отмечается, что активный (атомарный) водо-

род ―выхватывает‖ атомы кислорода, независимо то того, в

свободном они или в связанном состоянии.

Таким образом, распад азота с образованием воды мо-

жет идти по следующим реакциям:

OCN 

(1),

HCN 42



(2),

OHOH

2 

(3).

Как видно, в реакции (1) образуются соседние по таб-

лице Менделеева элементы, и это является общим свойст-

вом веществ: образовывать соседние элементы. Поэтому

два элемента углерода, например, из реакции (2), имея из-

быточный положительный заряд и объединяясь с помощью

электронов в двухмостиковую молекулу

, снова распа-

даются, образуя соседей: бериллий и азот. Азот опять сле-

дует, например, реакции (2), а бериллий аналогично

об-

разует двухатомную молекулу, из которой снова получают-

ся соседи и т. д. При этом кислород и водород образуют во-

дяной пар, а оставшийся углерод выпадает в виде графита,

то есть в конечном итоге из азота получаются и остаются

наиболее устойчивые вещества:

COHN 

(4).

1.3. Баланс продуктов азотной реакции

Как известно, объемные доли азота и кислорода в воз-

духе составляют, соответственно, 0,79 и 0,21. Зная плотно-

сти азота

/25,1

мкг





, кислорода

/43,1

мкг





воздуха

/293,1 мкг





(при нормальных условиях: 0ºС и

760 мм рт. ст.), найдем массовые доли азота и кислорода

767,0/79,0



вNN



;

233,0/21,0



вOO



Относительное число молекул азота (к молекулам ки-

слорода) найдем из уравнения баланса массы

)(233,0

222

OnNnOn

ONO



, откуда

77,3

28233,0

32767,0

233,0/)233,01(/





 NOnn

Относительное число молекул кислорода (к сумме мо-

лекул азота и кислорода в воздухе) – по определению

21,0

77,31





(совпадает с объемной долей).

Зная механизм распада азота, можем сделать расчет и

составить баланс продуктов азотной реакции. При этом бу-

дем иметь в виду, что распаду подвергаются все без исклю-

чения молекулы азота, и весь водород переходит в воду.

В свою очередь, образование воды идет своим извест-

ным цепным механизмом /9/. Звенья цепочки реакций име-

ют меньший активационный барьер, чем прямая реакция

(3), что снижает затраты энергии на возбуждение реакции.

Особенностью цепной реакции является ее разветвление на

реакцию, ведущую к образованию воды

ООННО 

и – реакцию, ведущую к образованию малоактивного ради-

кала

НОНО



, прерывающего цепочку реакций, осо-

бенно на холодных границах зоны реакции. То есть, если

азот является ускорителем реакции, то кислород, как видно,

является замедлителем реакции и поэтому должен частично

остаться в продуктах реакции.

Для расчета количества кислорода-замедлителя, ос-

тавшегося в продуктах азотной реакции, представим объем

зоны реакции в виде куба с ребром, условно вмещающим 10

молекул воздуха. Тогда количество молекул в объеме куба

будет, соответственно,

10

, а на границах куба

106 

Гр

. С учетом соотношения молекул кислорода и

азота в воздухе количество молекул кислорода на границах

зоны реакции будет

12610621,0



OГр

Количество молекул оставшегося неиспользованным

кислорода-замедлителя на границах зоны реакции с учетом

равной вероятности (

5,0Р

) разветвления реакции (на ее

продолжение и прерывание) будет:

%3,6063,0

1265,0













ОГр

или

3,0)0,177,3(063,0 

молекулы О

на каждую молекулу

в воздухе.

Уравнение баланса продуктов азотной реакции (на од-

ну молекулу кислорода воздуха) в общем виде можем запи-

сать так:

2222

3,00,177,3

OCnOHnON

cOH



(5).

Коэффициенты в (5) определим следующим образом.

Целое число молекул

ОН

(на одну молекулу

0,7

327,02877,3

3,00,177,3

222











OON

Коэффициент

(как остальное

ОН

1,0

)

15,0

181,0

1,0







Теперь уравнение баланса азотной реакции при приня-

тых условиях будет иметь вид:

2222

3,015,0777,3 OCOHON 

(6).

Массовые доли продуктов реакции:

– водяной пар (вода)

91,0

138

126

322877,3

187

77,3









 ON

;

– углерод (графит)

013,0

138

1215,0

138

15,0







;

– кислород (замедлитель)

07,0

138

323,0

138

3,0







;

– водород (в составе воды)

101,0

138







Коэффициенты и параметры могут меняться от усло-

вий проведения азотной реакции.

1.4. Теплота азотной реакции

Поскольку нам неизвестны дефекты массы продуктов

азотной реакции, в первом приближении можем определить

теплоту реакции по теплотворной способности водорода

кг

МДж

121



Доля водорода в азотной реакции по уравнению (6) со-

ставляет 0,101 кг на каждый килограмм воздуха. Отсюда –

теплота азотной реакции (по теплотворной способности во-

дорода) на 1 кг воздуха составит:

кгМДжQ

/2,12101,0121 

воздуха.

Теплота азотной реакции на 1 кг топлива в двигателях

внутреннего сгорания (ДВС) из расчета ~30 кг воздуха на 1 кг

топлива (с учетом коэффициента избытка воздуха) составит

кгМДжQQ

/36630 

топлива,