Эссе Л.И.. Российский государственный социальный университет Эссе по дисциплине Надежность технических систем и техногенный риск
 Скачать 28.99 Kb.
|
Эссе по дисциплине «Надежность технических систем и техногенный риск»
Москва 2020 Горение водорода в воздухе. Моя тема : «Горение водорода в воздухе». Хотелось бы начать с определения водорода и рассмотреть пару его особенностей. Вообще на данный момент, да и всегда водород был самым распространенным элементом во вселенной. На планете Земля он вошел в ТОП 10 из занял девятое место по распространенности. Наиболее важным природным соединением водорода является вода. Раз уж мы начали рассматривать водород «в числах», то важно упомянуть, что он занимает первое место в периодической системе химических элементов Менделеева. Он имеет простейшее строение атома: ядро атома – 1 протон, окружен электронным облаком, состоящим из 1 электрона. В одних условиях водород проявляет металлические свойства (отдает электрон), в других — неметаллические (принимает электрон). Впервые водород получил Парацельс в 16 веке, он погружал железные опилки в серную кислоту. В 1671 году эту реакцию описал году Роберт Бойль. В 1766 году Генри Кавендиш был первым, кто признал газообразный водород самостоятельным элементом, назвав газ, который выделялся при реакции металла с кислотой, «горючим воздухом». Смесь водорода и кислорода в простонародье назвали «гремучим газом». Это название идет от немецкого KNALLGAS, где KNALL – громкий хлопок. Удельная теплота сгорания водорода составляет 140 МДж/кг (верхняя) или 120 МДж/кг (нижняя), что в несколько раз превышает удельную теплоту сгорания углеводородных топлив (для метана — около 50 МДж/кг). Со школы, каждый из нас знает эту лабораторную работу по химии, когда зажженную палочку опускают в смесь кислоты и металла, и происходит резкий хлопок. В физике горения такой процесс считается дефлаграцией, однако «гремучий газ» способен и к детонации, при всем притом взрыв оказывается в разы сильнее. Предлагаю так же рассмотреть стехиометрическую смесь, она более взрывопожароопасная. В стехиометрической смеси на один моль кислорода приходится два моля водорода, то есть, с учётом того, что в воздухе соотношение кислорода и азота и других не участвующих в горении газов по объёму составляет примерно 20 % к 80 %, то есть 1 к 3, то объёмное соотношение водорода с воздухом в гремучем газе в стехиометрическом соотношении составляет примерно будет равняться 0,42. Но однако «гремучий газ» способен гореть в широком диапазоне концентраций водорода в воздухе, от 5 процентов в бедных смесях и до 75 процентов в богатых смесях. Хранение водорода тоже очень удивительная вещь. Смесь водорода и кислорода, может храниться неограниченное количество времени естественно при особых условиях, одно из которых – хранение при комнатной температуре. Однако, стоит только нагреть сосуд до критического значения или же изменить давление, то смесь в момент воспламенится и произойдет взрыв со вспышкой. Маленькая отссылочка к истории - вообще все это явление определенных условий хранения было объяснено через теории цепных реакций Семёновым и Сирилом. Кстати, именно за эти теории ученые получили в 1956 году нобелевскую премию. Уже в 19 веке для освещения в театрах, магазинах и т.д. использовался друммондов свет. Это такой свет, где свечение получалось благодаря пламени кислород-водородной смеси, направленного непосредственно на цилиндр из негашёной извести, которая нагревалась до высоких температур. Далее это начинают применять в паяльных лампах для плавления тугоплавких материалов, резки и сварки металлов. Однако это считалось крайне опасным и человечество стремилось найти более безопасный способ. По-моему, водород очень перспективным топливом, так как в процессе горения образуется чистая вода. Сейчас углеводородное топливо все еще занимает лидирующие позиции, но только потому, что единственный минус водорода, как я считаю в том, что затраты на его производство, транспортировку до места, где его будут использовать и хранение очень большие. |
