Cтраница 4
Кроме термодинамических обоснований применения водородной плазмы для указанного процесса, в [22] приведены и кинетические. Дело в том, что экспериментально найденная энергия активации восстановления UFe водородом по уравнению (11.83), равная 34 1 кДж / моль, не является истинной энергией активации. Энергия активации лимитирующей стадии процесса до 1500 К - реакции (11.88) - оценена в [22] в несколько раз большей - равной 207 9 кДж / моль. При переходе к диссоциационному механизму восстановления урана из UFe энергия активации лимитирующей стадии (11.93) составляет - - 338 кДж / моль. Однако при высоких температурах, характерных для плазменного состояния веществ, когда величина kT в уравнении Аррениуса может сравняться с энергией активации, кинетические ограничения преодолеваются относительно легко. [46]
Кроме термодинамических обоснований применения водородной плазмы для указанного процесса, в [22] приведены и кинетические. Дело в том, что экспериментально найденная энергия активации восстановления UFe водородом по уравнению (11.83), равная 34 1 кДж / моль, не является истинной энергией активации. Энергия активации лимитирующей стадии процесса до 1500 К - реакции (11.88) - оценена в [22] в несколько раз большей - равной 207 9 кДж / моль. При переходе к диссоциационному механизму восстановления урана из UFg энергия активации лимитирующей стадии (11.93) составляет - - 338 кДж / моль. Однако при высоких температурах, характерных для плазменного состояния веществ, когда величина kT в уравнении Аррениуса может сравняться с энергией активации, кинетические ограничения преодолеваются относительно легко. [47]
Предположим, что химическая реакция горения протекает полностью и продуктами реакции являются пары воды Н20, углекислый газ С02 или при недостатке кислорода окись углерода СО. Для стехиометрической водородно-кислородной ( гремучей) горючей смеси делением теплоты образования водяного пара 58 ккал / моль на теплоемкость 8 кал / моль-град получим температуру горения 7250 градусов. Для случая полного сгорания твердого углерода в кислороде ( Ст 02С02 94 ккал / моль) получим температуру горения ще больше, 11 750 К. Температуры такого же порядка получаются и для других углеводородных топлив. Приведенные здесь фантастически высокие температуры горения относятся к плазменному состоянию вещества, они не осуществляются в действительности; температуры горения кислородных смесей лежат в пределах 3000 - 4000 К. [48]
Молекулы вещества всегда находятся в непрерывном тепловом движении и при соударениях между собой обмениваются энергией. При этом одни молекулы отдают свою энергию и замедляются или переходят в более низкие энергетические состояния, а другие, поглощая ее, ускоряются или возбуждаются. Из возбужденных состояний молекула может также переходить в более низкие состояния и самопроизвольного испускания кванты света. За небольшой промежуток времени молекула может много раз побывать в различных энергетических состояниях. Чем выше температура вещества, тем чаще и в более высоковозбужденные состояния переходят молекулы и соответственно излучают кванты большей энергии. Эти процессы особенно характерны для плазменного состояния вещества. Молекулы могут также обмениваться энергией между собой и с внешней средой за счет излучения. [49]
В XX веке физики обнаружили, что наряду с тремя известными агрегатными состояниями вещества-твердым, жидким и газообразным - существует четвертое состояние, названное плазмой. Плазма представляет собой газ, в котором ионизирована значительная часть молекул. Для поддержания плазменного состояния вещества необходима некоторая определенная достаточно высокая концентрация заряженных частиц. Под действием хаотического теплового движения частиц легкие электроны стремятся уйти за пределы объема, занимаемого плазмой. Этому выходу противодействуют силы электрического поля, возникающие между вылетевшими электронами и оставшимися избыточными положительными ионами. Только при достаточной концентрации частиц эти силы создают потенциальный барьер на границах плазмы, способный удержать электроны от вылета из плазмы и поддерживающий тем самым плазменное состояние вещества с ее свойством квазинейтральности. [50]