Воркмен

Cтраница 1

Воркмен [23, 581] расширил представление об эффекте Воркмена-Рейнольдса, распространив его на случай соударения сухого града с переохлажденными каплями. При соударении сухой градины с переохлажденной каплей намерзание льда происходит в течение времени, необходимого для разбрызгивания капли и отрывания ее фрагментов от поверхности градины. Специальные эксперименты, имитирующие такой процесс ( см. раздел 3.1.4), показали, что вода любого состава и концентрации, за исключением аммиачной, заряжается положительно, а лед - отрицательно. Интенсивность электризации, по грубым расчетам, достигает 6 6Х ХЮ-5 Кл / кг. Следовательно, интенсивность процессов мокрой и сухой электризации достаточна для объяснения большой скорости генерации зарядов в грозовых облаках. Кроме того, благодаря сухому эффекту зона генерации зарядов значительно расширяется по вертикали, до уровня изотермы - 30 С. [1]

Воркмен и Рейнольде [584] предприняли попытку экспериментально проверить свои представления. [2]

Результаты исследований Воркмена и Рейнольдса были подтверждены, в частности, Шефером [503] для ряда веществ и воды из Атлантического океана. [3]

Процесс генерации зарядов и их распределение Воркмен представляет себе следующим образом. [4]

Схема грозы Рейтера вызывает ряд возражений, в первую очередь те, которые были высказаны по поводу схемы Воркмена - Рейнольдса. Электризация при обламывании ледяных кристаллов зависит от места их зарождения относительно электрического поля облака. [5]

Имянитов и Л. С. Мордовина [69] пытались объяснить большие значения разности потенциалов на границе лед - вода при кристаллизации растворов исходя из представления, что эффект Воркмена - Рейнольдса обусловливается контактной разностью потенциалов. Авторы [69] пришли к выводу, что на основании уравнения ( 64) можно объяснить большие разности потенциалов ( порядка 10 - Ю2 В), которые наблюдаются в экспериментах, если учесть скорость движения фронта кристаллизации и время релаксации электрических процессов во льду. [6]

Воркмен и Рейнольде установили, что электризация при замерзании слабых растворов зависит как от вида электролита, так и от его концентрации. [7]

Так как двойной электрический слой характеризуется сравнительно небольшим скачком потенциала ( доли вольта), он не может быть непосредственно ответствен за разности потенциалов на границе лед-раствор порядка 10 - 102 В. Вследствие этого Воркмен и Рейнольде ( см. в [98]) предположили, что ответственными за электризацию являются не молекулярные процессы на границе лед-раствор, а структурные изменения при преобразовании фаз. Согласно современным представлениям о строении воды в жидкой фазе, при температурах, близких к точке замерзания, образуются комплексы молекул-жидкие кристаллы, которые имеют значительно большие электрические моменты, чем отдельная молекула. В двойном электрическом слое, созданном жидкими кристаллами на границе раздела лед-раствор, скачок потенциала может быть значительно больше, чем в двойном слое на поверхности раздела раствор-воздух. [8]

Зависимость плотности 0 поверхностного. [9]

Этот эффект, комбинируясь с протонной проводимостью, позволяет объяснить результаты экспериментов. Необходимо отметить, что, согласно Воркмену и др. [585], действие примесей такого рода, как щелочные галоиды, сказывается на увеличении проводимости льда за счет того, что примесные ионы понижают энергию активации протонов. Тем самым обеспечивается увеличение протонной проводимости льда. [10]

Исходя из своей теории грозового электричества, согласно которой электрические заряды образуются при частичном замерзании дождевых капель, представляющих собой слабые растворы солей, на поверхности градин, они предложили изменять концентрацию солей в дождевой воде. Так как величина и знак зарядов сильно зависят от концентрации и состава солей, Воркмен и Рейнольде считают вполне достаточным сбрасывать в кучево-дож-девое облако 250 кг солей аммония, которые настолько изменят электризацию, что разделение зарядов не сможет обеспечить образование электрического поля, необходимого для разрядов. [11]

Когда происходит взрыв капли и образуется фрагмент, последний уносит заряд, зависящий от того, какая часть ледяной оболочки и воды отрывается от капли. Если отрывается меньшая часть капли, то она состоит в основном из твердой фазы и должна, согласно Воркмену и Рейнольдсу, унести положительный заряд. Расчеты, выполненные для случая замерзания капли чистой воды радиусом 0 1 мм, показали, что, исходя из этих представлений, должен образоваться заряд, равный 4 - 10-и Кл, тогда как для капель радиусом 1 мм величина заряда составляет 4 10 - 8 Кл. [12]

Таким образом, среди большинства ученых господствует представление, что при развитии грозы первичным является образование осадков в кучево-дождевых облаках, а вторичным - образование зарядов и заряженных областей. Однако необходимо отметить, что существует и диаметрально противоположная точка зрения, базирующаяся на том, что многие требования, на которые указывают Мейсон, Чалмерс и Воркмен, полностью не выполняются. [13]

Ниже уровня изотермы 0 С происходит соударение ледяных частиц с водяными каплями, которые уносят вверх отрицательные заряды, полученные от ледяных частиц. Эти заряды будут добавляться к нижней, отрицательно заряженной области, как и отрицательные заряды капель, которые возникают при таянии ледяной крупы и града ниже уровня изотермы 0 С. Воркмен и Рейнольде считали, что если для образования грозы достаточно образования объемных зарядов около 1 6 10 - 3 Кл / м3, то предполагаемый ими механизм позволяет ожидать возникновения объемных зарядов, по крайней мере в 1000 раз больших. [14]

При соприкосновении двух тел, состоящих из различных веществ либо из одного вещества, но в разных фазах, в частности воды и льда, на их границе возникает двойной электрический слой. Такое представление было выдвинуто Воркменом и Рейнольд-сом [584], которые наблюдали электризацию при замерзании слабых растворов воды. Они, так же как Воркмен и Рейнольде, для измерения разности потенциалов устанавливали один электрод в воде, а другой - во льду. Даже при использовании дистиллированной воды высокой очистки разность потенциалов оказалась сравнительно большой ( 6 - 10 В), но авторы [281] не придали этому явлению какого-либо самостоятельного значения. [15]

Страницы: 1 2