кислородоводород

Оксиводород представляет собой смесь газов водорода (H ₂ ) и кислорода (O ₂ ). Эта газовая смесь используется в горелках для обработки огнеупорных материалов и была первой ^[1] Газовая смесь, используемая для сварки . Теоретически для достижения максимальной эффективности достаточно соотношения водорода:кислорода 2:1; на практике соотношение 4:1 или 5:1 необходимо, чтобы избежать окислительного пламени . ^[2]

Эту смесь также можно назвать Knallgas (скандинавский и немецкий Knallgas ; букв. « взрывной газ » ), хотя некоторые авторы определяют Knallgas как общий термин для обозначения смеси топлива с точным количеством кислорода, необходимого для полного сгорания. таким образом, гремучий водород в соотношении 2:1 будет называться «водородно-газовым газом». ^[3]

«Газ Брауна» и HHO — это термины, обозначающие кислородный водород, возникшие в псевдонауке , хотя x H ₂ + y O ₂ является предпочтительным из-за HHO значение Н ₂ О.

Характеристики

Кислород воспламенится при достижении температуры самовоспламенения . Для стехиометрической смеси на воздухе при нормальном атмосферном давлении самовоспламенение происходит при температуре около 570 ° C (1065 ° F). ^[4] Минимальная энергия, необходимая для воспламенения такой смеси при более низких температурах искрой, составляет около 20 микроджоулей . ^[4] При стандартной температуре и давлении гремучий кислород может гореть, если его содержание водорода составляет от 4 до 95% по объему. ^[5]^[4]

При воспламенении газовая смесь превращается в водяной пар и выделяет энергию , которая поддерживает реакцию: 241,8 кДж энергии ( LHV ) на моль каждый H ₂ сгорел. Количество выделяемой тепловой энергии не зависит от режима горения, но температура пламени меняется. ^[6] Максимальная температура около 2800 °C (5100 °F) достигается при использовании точной стехиометрической смеси, что примерно на 700 °C (1300 °F) горячее, чем водородное пламя в воздухе. ^[7]^[8]^[9] Когда какой-либо из газов смешивается сверх этого соотношения или когда смешивается с инертным газом, например азотом, тепло должно распространяться на большее количество вещества, и температура пламени будет ниже. ^[6]

Производство электролизом

Чистую стехиометрическую смесь можно получить электролизом воды , при котором используется электрический ток для диссоциации молекул воды :

Электролиз: 2 Ч ₂ О → 2 Ч ₂ + О ₂

Горение: 2 Ч ₂ + О ₂ → 2 Ч ₂ О

Уильям Николсон был первым, кто разложил воду таким образом в 1800 году. Теоретически входная энергия закрытой системы всегда равна выходной энергии, как первый закон термодинамики гласит . Однако на практике ни одна система не является идеально закрытой, и энергия, необходимая для генерации гремучего водорода, всегда превышает энергию, выделяемую при его сгорании, даже при максимальной практической эффективности, как второй закон термодинамики предполагает (см. Электролиз воды # Эффективность ).

Приложения

Освещение

многие формы грейдоводородных ламп Описаны , например, прожектор , в котором греблено-водородное пламя нагревало кусок негашеной извести до раскаленного добела накаливания . ^[10] Из-за взрывоопасности грейфера освещение прожекторов было заменено электрическим освещением .

Кислородно-водородная паяльная трубка

Основы кислородно-водородной паяльной трубки были заложены Карлом Вильгельмом Шееле и Джозефом Пристли примерно в последней четверти восемнадцатого века. Сама кислородно-водородная паяльная трубка была разработана французом Бошаром-де-Сароном, английским минералогом Эдвардом Дэниелом Кларком и американским химиком Робертом Хэром в конце 18 - начале 19 веков. ^[11] Он производил пламя, достаточно горячее, чтобы расплавить такие огнеупорные материалы, как платина , фарфор , огнеупорный кирпич и корунд , и было ценным инструментом в нескольких областях науки. ^[12] Он используется в процессе Вернейля для производства синтетического корунда. ^[13]

Водородная горелка

Греховодородная горелка (также известная как водородная горелка ) представляет собой кислородно-газовую горелку , которая сжигает водород ( топливо ) с кислородом ( окислителем ). Используется для резки и сварки. ^[14] металлы , стекла и термопласты . ^[10]

Из-за конкуренции со стороны дуговой сварки и других кислородно-топливных горелок , таких как горелка, работающая на ацетилене, кислородно-водородная горелка сегодня используется редко, но она остается предпочтительным режущим инструментом в некоторых нишевых приложениях.

использовался кислородоводород Когда-то при обработке платины , потому что в то время только он мог гореть достаточно сильно, чтобы расплавить металл при температуре 1768,3 °C (3214,9 °F). ^[6] Эти методы были заменены электродуговой печью .

Псевдонаучные утверждения

Кислород связан с различными преувеличенными утверждениями. ^[15]^[16]^[17] Его часто называют «газом Брауна» или «газом HHO» - термин, популяризированный маргинальными физиками. ^[18] Руджеро Сантилли , который утверждал, что его газ HHO, производимый специальным аппаратом, представляет собой «новую форму воды» с новыми свойствами, основанными на его маргинальной теории « магнетул ». ^[17]

О кислородоводороде было сделано много других псевдонаучных заявлений, таких как способность нейтрализовать радиоактивные отходы, помогать растениям прорастать и многое другое. ^[17]

Кислородный водород часто упоминается в связи с транспортными средствами, которые утверждают, что используют воду в качестве топлива . Самый распространенный и решающий контраргумент против производства этого газа на борту для использования в качестве топлива или топливной добавки заключается в том, что для расщепления молекул воды всегда требуется больше энергии, чем возмещается при сжигании полученного газа. ^[16]^[19] Кроме того, объем газа, который может быть произведен для потребления по требованию посредством электролиза, очень мал по сравнению с объемом, потребляемым двигателем внутреннего сгорания. ^[20]

В статье в «Популярной механике» в 2008 году сообщалось, что грейфер не увеличивает экономию топлива в автомобилях . ^[21]

Автомобили, работающие на водном топливе, не следует путать с автомобилями, работающими на водороде , где водород производится где-то еще и используется в качестве топлива или где он используется в качестве улучшения качества топлива .

Ссылки

^ Говард Монро Рэймонд (1916), «Кислородно-водородная сварка» , Современная производственная практика, том 1 , Американское техническое общество, заархивировано из оригинала 6 марта 2011 г.
^ Виалл, Итан (1921). Газовая горелка и термитная сварка . МакГроу-Хилл. п. 10 . Архивировано из оригинала 3 августа 2016 года.
^ В. Диттмар, «Упражнения по количественному химическому анализу», 1887, с. 189. Архивировано 27 июня 2014 г. в Wayback Machine.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с О'Коннор, Кен. «Водород» (PDF) . Руководство по безопасности Гленна НАСА, Исследовательский центр Гленна . Архивировано из оригинала (PDF) 2 февраля 2013 г.
^ Мойл, Мортон; Моррисон, Ричард; Черчилль, Стюарт (март 1960 г.). «Детонационные характеристики водородо-кислородных смесей» (PDF) . Журнал Айше . 6 (1): 92–96. Бибкод : 1960АИЧЕ...6...92М . дои : 10.1002/aic.690060118 . hdl : 2027.42/37308 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Оксиводородное пламя» . Британская энциклопедия . Том. 20 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 424.
^ Калверт, Джеймс Б. (21 апреля 2008 г.). «Водород» . Денверский университет . Архивировано из оригинала 18 апреля 2009 года . Проверено 23 апреля 2009 г. Пламя воздушно-водородной горелки достигает 2045 °С, а пламя грейдокислородной — 2660 °С.
^ «Адиабатическая температура пламени» . Инженерный набор инструментов . Архивировано из оригинала 28 января 2008 года . Проверено 23 апреля 2009 г. «Кислород как окислитель: 3473 К, Воздух как окислитель: 2483 К»
^ «Температура голубого пламени» . Архивировано из оригинала 16 марта 2008 года . Проверено 5 апреля 2008 г. «Водород в воздухе: 2400 К, Водород в кислороде: 3080 К»
^ Перейти обратно: ^а ^б Тилден, Уильям Август (1926). Химические открытия и изобретения в двадцатом веке . Адамант Медиа Корпорация. п. 80. ИСБН 978-0-543-91646-4 .
^ Хофманн, AW (1875 г.). «Отчет о развитии химического искусства за последние десять лет» . Химические новости . Химики-производители.
^ Гриффин, Джон Джозеф (1827). Практический трактат по использованию газовой трубки в химическом и минеральном анализе . Глазго: Р. Гриффин и компания.
^ «Процесс Вернейля» . Британская энциклопедия . 22 октября 2013 года . Проверено 11 июля 2018 г.
^ П. Н. Рао (2001), «24.4 Водородная сварка» , Технология производства: литейное производство, формовка и сварка (2-е изд.), Tata McGraw-Hill Education, стр. 373–374, ISBN 978-0-07-463180-5 , заархивировано из оригинала 27 июня 2014 г.
^ «Научно-исследовательский институт Орла – Газ Брауна – Мифы-концепции» . Архивировано из оригинала 18 апреля 2019 года . Проверено 11 июля 2018 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Болл, Филип (10 сентября 2007 г.). «Горящая вода и другие мифы» . Новости@природа . Спрингер Природа. дои : 10.1038/news070910-13 . ISSN 1744-7933 . S2CID 129704116 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Болл, Филип (2006). «Ядерные отходы привлекают внимание звезд». Новости@природа . дои : 10.1038/news060731-13 . ISSN 1744-7933 . S2CID 121246705 .
^ Веймар, Кэрри (7 мая 2007 г.). «Ученый, отвергнутый мейнстримом», подал в суд . «Санкт-Петербург Таймс» . Проверено 3 февраля 2011 г.
^ Шадевальд, Р.Дж. (2008). Их собственные миры: краткая история ошибочных идей: креационизм, плоская Земля, энергетическое мошенничество и дело Великовского . Кслибрис США. ISBN 978-1-4628-1003-1 . Проверено 11 июля 2018 г.
^ Симпсон, Брюс (май 2008 г.). «Доказательство того, что HHO — это мошенничество» . Муравьед Ежедневно . Архивировано из оригинала 11 февраля 2012 года . Проверено 12 февраля 2012 г.
↑ Автомобили с водным двигателем: модификация водородного электролизера не может увеличить расход топлива на галлон. Архивировано 20 марта 2015 г., в Wayback Machine , Майк Аллен, 7 августа 2008 г., Popularmechanics.com.

[1] Говард Монро Рэймонд (1916), «Кислородно-водородная сварка» , Современная производственная практика, том 1 , Американское техническое общество, заархивировано из оригинала 6 марта 2011 г.

[2] Виалл, Итан (1921). Газовая горелка и термитная сварка . МакГроу-Хилл. п. 10 . Архивировано из оригинала 3 августа 2016 года.

[3] В. Диттмар, «Упражнения по количественному химическому анализу», 1887, с. 189. Архивировано 27 июня 2014 г. в Wayback Machine.

[NASA-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с О'Коннор, Кен. «Водород» (PDF) . Руководство по безопасности Гленна НАСА, Исследовательский центр Гленна . Архивировано из оригинала (PDF) 2 февраля 2013 г.

[5] Мойл, Мортон; Моррисон, Ричард; Черчилль, Стюарт (март 1960 г.). «Детонационные характеристики водородо-кислородных смесей» (PDF) . Журнал Айше . 6 (1): 92–96. Бибкод : 1960АИЧЕ...6...92М . дои : 10.1002/aic.690060118 . hdl : 2027.42/37308 .

[encyclopedia-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Оксиводородное пламя» . Британская энциклопедия . Том. 20 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 424.

[7] Калверт, Джеймс Б. (21 апреля 2008 г.). «Водород» . Денверский университет . Архивировано из оригинала 18 апреля 2009 года . Проверено 23 апреля 2009 г. Пламя воздушно-водородной горелки достигает 2045 °С, а пламя грейдокислородной — 2660 °С.

[8] «Адиабатическая температура пламени» . Инженерный набор инструментов . Архивировано из оригинала 28 января 2008 года . Проверено 23 апреля 2009 г. «Кислород как окислитель: 3473 К, Воздух как окислитель: 2483 К»

[9] «Температура голубого пламени» . Архивировано из оригинала 16 марта 2008 года . Проверено 5 апреля 2008 г. «Водород в воздухе: 2400 К, Водород в кислороде: 3080 К»

[WT-10] Перейти обратно: ^а ^б Тилден, Уильям Август (1926). Химические открытия и изобретения в двадцатом веке . Адамант Медиа Корпорация. п. 80. ИСБН 978-0-543-91646-4 .

[11] Хофманн, AW (1875 г.). «Отчет о развитии химического искусства за последние десять лет» . Химические новости . Химики-производители.

[12] Гриффин, Джон Джозеф (1827). Практический трактат по использованию газовой трубки в химическом и минеральном анализе . Глазго: Р. Гриффин и компания.

[13] «Процесс Вернейля» . Британская энциклопедия . 22 октября 2013 года . Проверено 11 июля 2018 г.

[14] П. Н. Рао (2001), «24.4 Водородная сварка» , Технология производства: литейное производство, формовка и сварка (2-е изд.), Tata McGraw-Hill Education, стр. 373–374, ISBN 978-0-07-463180-5 , заархивировано из оригинала 27 июня 2014 г.

[15] «Научно-исследовательский институт Орла – Газ Брауна – Мифы-концепции» . Архивировано из оригинала 18 апреля 2019 года . Проверено 11 июля 2018 г.

[Ball2007-16] Перейти обратно: ^а ^б Болл, Филип (10 сентября 2007 г.). «Горящая вода и другие мифы» . Новости@природа . Спрингер Природа. дои : 10.1038/news070910-13 . ISSN 1744-7933 . S2CID 129704116 .

[Ball2006-17] Перейти обратно: ^а ^б ^с Болл, Филип (2006). «Ядерные отходы привлекают внимание звезд». Новости@природа . дои : 10.1038/news060731-13 . ISSN 1744-7933 . S2CID 121246705 .

[18] Веймар, Кэрри (7 мая 2007 г.). «Ученый, отвергнутый мейнстримом», подал в суд . «Санкт-Петербург Таймс» . Проверено 3 февраля 2011 г.

[Schadewald_2008_p.-19] Шадевальд, Р.Дж. (2008). Их собственные миры: краткая история ошибочных идей: креационизм, плоская Земля, энергетическое мошенничество и дело Великовского . Кслибрис США. ISBN 978-1-4628-1003-1 . Проверено 11 июля 2018 г.

[20] Симпсон, Брюс (май 2008 г.). «Доказательство того, что HHO — это мошенничество» . Муравьед Ежедневно . Архивировано из оригинала 11 февраля 2012 года . Проверено 12 февраля 2012 г.

[21] Автомобили с водным двигателем: модификация водородного электролизера не может увеличить расход топлива на галлон. Архивировано 20 марта 2015 г., в Wayback Machine , Майк Аллен, 7 августа 2008 г., Popularmechanics.com.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]