| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2168289
СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ кульової блискавки
Ім'я винахідника: Радін Сергій Олексійович
Ім'я патентовласника: Радін Сергій Олексійович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1999.11.10
Використання: в області фізики і хімії для отримання штучних кульових блискавок в необхідних кількостях з метою зручності вивчення цього природного явища. Суть винаходу: в повітряному просторі через водяну плівку розчину солей або водний розчин сполук з гетерокомплексамі, здатними до оборотних ланцюговим багатоелектронних або многопротонним переходах, пропускають електричний струм, який представляє собою розряд змінного струму потужністю 2-2,5 кВт і частотою 50-60 Гц при напрузі 220 В, до освіти і світяться.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області фізико-хімічних процесів, що відбуваються спонтанно в природі, а тепер уже штучно і цілеспрямовано в лабораторних умовах.
Винахід може бути використано для отримання штучних кульових блискавок в необхідних кількостях з метою зручності вивчення цього природного явища, а й може знайти застосування в галузі хімії високих енергій і в інших напрямках фізики і хімії. Наприклад, для отримання нових кластерних сполук, здатних накопичувати в собі надвисокі напруги (мільярди і навіть десятки мільярдів вольт). Завдяки цьому можна масштабно отримувати частинки з великими енергіями (10 ГеВ і більше), що дає можливість проводити різні види ядерних реакцій майже з будь-якими речовинами і принципово в необмежених масштабах простими способами без використання існуючих високих технологій.
Для існуючої на сьогоднішній день промисловості патентується спосіб може знайти широке застосування в уже існуючих ядерних технологіях, а й для отримання нових хімічних речовин і створення нових хімічних процесів, заснованих на способі отримання елементів з дробовими зарядами електрона [1, 2].
Відомий проект експерименту з електронним пучком [3, а)]. Суть експерименту полягає в дослідженні імпульсних потужнострумових електронних пучків з енергією 100 кеВ і щільністю струму 10 кА / см 2, який може створити в повітрі за час порядку 10 8 с стовп плазми довжиною близько 30 см і щільністю порядку n 
10 15 см -3, нагріваючи повітря не більше ніж на 200-300 К.
В описі даного способу немає інформації, що експеримент був здійснений з позитивним результатом.
У самому описі способу звертається увага на дуже важко здійснимі умови експерименту, і для виконання таких умов (якщо вони взагалі правильні) потрібно досить громіздке і дороге устаткування з великим електроспоживанням, а й спеціальні умови проведення експерименту.
Найближче наближається по своїй технічній суті до винаходу є випадковий експеримент зі склянкою розчину солі, в якому спостерігалося поява кульової блискавки [3, б)].
СУТНІСТЬ ЕКСПЕРИМЕНТУ ПОЛЯГАЄ В НАСТУПНОМУ
У склянку з солоною водою (сіль була додана для провідності води) був опущений шнур, приєднаний до контактів патрона електричної лампи. При включенні струму сталося коротке замикання, в результаті якого автоматичний вимикач на розподільчому щитку вимкнув струм. У той же момент, за словами автора, навколо склянки з'явився куля блакитно-зеленого кольору діаметром близько 25 см. Хоча, як уже було сказано, ток відключився і електричне освітлення згасло, куля, що світиться не зник. Через 2-3 с він з гучним звуком розколовся на дві кулі, які покотилися по столу в різні боки, розпадаючись при цьому на більш дрібні кульки. Докотившись до краю столу, кулі падали на підлогу, розбиваючись на дрібні кульки діаметром близько 1 см. Останні розбігалися "як ртуть" по підлозі кімнати, але, пройшовши 1,5-2 м, гасли. Протягом приблизно 5 сек все припинилося. Стакан залишився цілий, хоча частина води була розбризкана по столу.
В описі експерименту і в інших літературних і патентних даних немає інформації, що описаний експеримент або аналогічні йому досліди мали б хоча б наближену повторюваність результатів.
Технічне завдання полягає в здійсненні способу отримання кульових блискавок з повторюваними результатами з використанням стандартних для Росії та інших країн параметрів змінного електричного струму, напругою 220 В і частотою 50-60 Гц.
Технічний результат досягається за рахунок миттєвої концентрації електричного поля на кластерообразующіх хімічних сполуках, включаючи молекули води.
Проведений нами аналіз рівня техніки, що включає пошук по патентних і науково-технічним джерел інформації, дозволяє встановити, що нами не виявлено близькі аналоги розробленого способу. Виявлений аналог дозволяє визначити сукупність відповідних по відношенню до вбачає нами технічного результату відмінних ознак для заявленого об'єкта винаходу.
Відомо, що дипольні молекули притягуються до іонів, причому їх енергія зв'язку може виявитися досить значною. Так, наприклад, молекула води має дипольний момент p = 1.83 · 10 -18 (в абсолютній системі).
У гідратованих іони або гідратах кластерна оболонка, що складається з 3-5 молекул води, має енергію зв'язку близько 4 еВ, і вона не повинна руйнуватися від зіткнень при температурі нижче 1000 К. При низьких температурах, характерних для кульової блискавки, вільні електрони з'єднуються з нейтральними атомами або молекулами, утворюючи негативний іон, який потім сольватується. Для виконання умови квазінейтральності кількість позитивних і негативних іонів має бути приблизно однаковим. Крім кластерних іонів речовина кульової блискавки повинно містити деяку кількість нейтральних молекул у вільному стані.
Кластерні оболонки затримують рекомбінацію, завдяки чому кульова блискавка може бути відносно довго без підживлення енергією ззовні. Поступово рекомбініруя, кульова блискавка поступово виділить укладену в ній енергію іонізації. Кульова блискавка може і миттєво виділити всю накопичену в ній енергію при певних умовах (наприклад, при зіткненні з електричним провідником).
За енергії штучні, кульові блискавки можна розбити на дві групи: трохи і среднеенергетіческіе (з щільністю енергії 1-10 Дж / см 3) і високоенергетичні 1-15 кДж / см 3.
У трохи і среднеенергетіческіх блискавок при рекомбінації іонів звільняється близько 10-15 еВ. Крім того, в наступних хімічних реакціях зазвичай виділяється енергія 3-5 еВ. Так при рекомбінації іонів O + і O - утворюються два атоми О, які з'єднуються потім в молекулу O 2 з виділенням енергії 5 еВ. Точно так же іони N + і О - після нейтралізації утворюють молекулу NO або молекулярний азот і кисень. Таким чином енергія, що виділяється, в кінцевому рахунку, при нейтралізації пари іонів, становить 15-20 еВ. Необхідні витрати енергії такі:
1. На руйнування кластерних оболонок двох іонів має йти близько 6-8 еВ.
2. На дисоціацію негативного іона на електрон і атом потрібно затратити ще 1-2 еВ. З огляду на це кожна пара кластерних іонів може дати при рекомбінації 5-10 еВ. Якщо в 1 см 3 речовини блискавки міститься близько 0,5 × 10 19 пара іонів, то щільність енергії, укладеної в ньому, становить 5-10 Дж / см 3. В цьому випадку блискавка з найбільш імовірним діаметром (20 см) несе в собі енергію, рівну 20-40 кДж.
Рух іонів в речовині блискавки може супроводжуватися радіовипромінювання. Інтенсивність додаткового випромінювання частки, що несе заряд і рухається з прискоренням а, визначається, як відомо, формулою
J = 2 e 2 a 2 / 3c 3. (1)
Прискорення іона в поле іншого іона одно
a = e 2 / Mr. 2 (2)
Вважаючи масу кластера з діаметром М = 80 1.6 · 10 г, відстань r, рівним середній відстані між іонами (при щільності заряджених частинок 10 19 см -3 ~ 5 · 10 -7 см), знаходимо, що потужність дипольного випромінювання з 1 см дорівнює , Вт / см,
10 19 j = 3 · 10 -7. (3)
Для високоенергетичних блискавок, як говорилося вище, щільність енергії на 1 см 3 складає 15 кДж.
Оцінка енергії такої щільності була зроблена на підставі "природного експерименту". У бачок з 18 літрами води потрапила кульова блискавка розміром з великий апельсин. При цьому вода вирувала, і частина її, близько 1 л, зникла, т. Е. Випарувалася з бочки. Прихована теплота випаровування води 100 o C дорівнює 2260 Дж / г, знайдемо, що енергія, повідомлена їй, становить близько 8 МДж. Якщо прийняти, що діаметр блискавки дорівнює 10 см, то щільність енергії кульової блискавки виявляється близько 15 кДж / см 3. Оскільки щільність блискавки приблизно така ж, як і повітря, число молекул в 1 см 3 її речовини повинно бути близько 10 19, і при щільності енергії 15 кДж / см 3 на кожну молекулу припадатиме 10 4 еВ. Це на три порядки більше потенціалу іонізації будь-якого з відомих атомів, яка, в свою чергу, більше енергії зв'язку хімічних сполук. Тому в цьому випадку накопичення енергії в кульової блискавки відбувається в ядерній формі, яку можна розглядати як початковий синтез адронів [2, 4].
Приклади ОТРИМАННЯ КУЛЬКОВИЙ МОЛНИИ
Приклад 1. Отримання кульової блискавки в повітрі.
Для отримання кульової блискавки в повітряному просторі через водяну плівку з додаванням солей, для провідності, пропускали розряди змінного струму напругою 220 В, потужністю 2 - 2.5 кВт і частотою 50 - 60 Гц. При цьому утворилися світлові кулі з діаметром 0.5 - 2 см, які розліталися в різні боки, що захоплюються зовнішніми електростатичними силами. У цьому випадку в процесі освіти блискавки беруть участь гідратів оболонки іонів, АЛЕ і ОН.
Н 3 О + (Н 2 О) n-1 + Н 2 О> Н 3 О + (Н 2 О) n;
OH- (Н 2 О) n-1 + Н 2 О> Н 3 О> OH - (Н 2 О) n.
( 
H) n-1; п - значення ентольпіі реакцій [3].
Для отримання високоенергетичних кульових блискавок, у яких, як уже говорилося, енергія існує і в ядерній формі, в робочий водний розчин додають сполуки з гетерополікомплексамі, здатними до оборотних, ланцюговим, багатоелектронних і многопротонним переходах. Наприклад, вольфрамовий гетерополікомплекс 2 - 18 ряду [P 2 O 18 O 62]. У звичайному окисленні стані ступінь окислення вольфраму +6, але при дії на комплекс електричним струмом або ін. Відновниками ступінь окислення можна змінити до +5 і навіть до +4 [P 2 O 18 O 62]24-, [P 2 O 18 O 62]42-. Як видно, при зміні ступеня окислення вольфраму відбувається різка зміна заряду всього комплексу, що призводить до утворення ланцюгів, що складаються з таких кластерних іонів, кожен з яких несе в собі заряд, в середньому, близько 0.5 В. Число молекул в одному молі будь-якої речовини, як відомо, 6 х 10 24, тому при згортанні комплексів в ланцюжки, теоретично, на частки секунди, може утворитися напруга порядку 0.5 · 6 х 10 23 В. Звичайно, практично утворить напруга на кілька порядків менше, приблизно 1 × 10 14, але розряди, які випливають безупинно один за одним, всередині з'єднання, з такою різницею потенціалів, як відомо, здатні отримати частинки з надвеликими енергіями з подальшими взаємоперетворення.
Приклад 2. Отримання кульової блискавки в електронно-променевої трубки.
Для створення кульової блискавки в електронно-променевої трубки був виготовлений концентратор електростатичного поля, і була взята електронно-променева трубка, що дає пучок електронів з енергією близько 3-5 кеВ (що в 20 разів менше енергії аналога).
Перед початком досвіду прогреваем електронну гармату для стабільності випромінювання. Після того як всі параметри стабілізувалися, через скляний екран електронно-променевої трубки, тобто всередині її, за допомогою концентратора, за 2-3 с створюється електростатичне поле високої щільності (щільність поля повинна бути достатньою, щоб пройти крізь шар люмінофора, яким покритий екран трубки), після чого в скляній колбі електронно-променевої трубки утворюється чорна кульова блискавка, яка може бути 10-20 хв автономно, без підживлення енергією ззовні. Для перевірки останнього твердження електронно-променева трубка відключалася повністю, а після включення на екрані з'являлося чорна пляма, плавно огинається електронним потоком, яке свідчить про присутність негативно зарядженої кульової блискавки.
Велике, для кульової блискавки, час існування і чорний колір пояснюються розрідженістю атмосфери всередині колби 10 -6 ат. Через це втрата енергії на іонізацію атомів, які не беруть участі в процесі, досить мала. Процеси утворення самої блискавки такі ж, як і в описі аналога [3], тільки проведені вони за інших умов, в реалі з багаторазовим повторенням.
ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ
1. La Revue Politechnique N 1620 Prix Nobel: la mecanique quantique al 'honneur.
2. Revue du Palais de la decouverte N 264. Janvier 99.
3. Стаханов І.П. Про фізичну природу кульової блискавки. - М .: Вища школа, 1985:
а) с. 198,
б) с. 142.
4. "Наука і життя" N 1, 1999 г. Нобелівські премії 1998 року.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб отримання кульових блискавок, що полягає в пропущенні електричного струму, який відрізняється тим, що електричний струм являє собою розряд змінного струму потужністю 2-2,5 кВт і частотою 50-60 Гц при напрузі 220 В, який пропускають в повітряному просторі через водяну плівку розчину солей або водний розчин сполук з гетерополікомплексамі, здатними до оборотних ланцюговим багатоелектронних і многопротонним переходах, до освіти світяться куль
Версія для друку
Дата публікації 15.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.