O'tmishda yuqori qon bosimi?

2024 Muallif: Seth Attwood | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-16 16:19

Texnologiyani o'rganishda ko'plab mustaqil tadqiqotchilar savollarga ega. Ularning bir guruhi, agar o'tmishdagi yer sharoitlari hozirgi zamonga mos keladigan bo'lsa, mumkin bo'lgan texnologiyalarni o'rganmoqda. Boshqalar er yuzidagi sharoitlarni o'zgartirishni taklif qilishadi, lekin o'sha paytda er yuzida mavjud bo'lgan texnologiyalar bilan bog'liq emas. Aytgancha, bu mavzu qiziqarli.

Shunday qilib, bosimning o'zgarishi barcha moddalarning xususiyatlarining o'zgarishiga olib keladi, fizik va kimyoviy reaktsiyalar butunlay boshqacha tarzda davom etadi. Hozirgi vaqtda amalda bo'lgan texnikalar foydasiz yoki kam qo'llaniladigan, faol bo'lmagan va kam qo'llaniladiganlari esa foydali bo'lib bormoqda.

Po‘lat, g‘isht (chinni), elektr energiyasi va boshqa ko‘plab sohalarda ilg‘or texnikalar bo‘yicha ko‘plab tadqiqotlar olib borilmoqda. 200-300 yil oldin tsivilizatsiyani tezda bosib olgan tanazzul hammani hayratda qoldiradi.

Bosim haqida nimalarni bilamiz? Bizda qanday faktlar bor? Biz qanday nazariyalarni bilamiz?

Men Larin nazariyasidan boshlamoqchiman. Aynan uning nazariyasi Yerning tuzilishi metall-gidriddir, bu ilgari yerdagi bosim hozirgi bosimdan yuqori bo'lgan nazariyani qurishda boshlang'ich nuqtadir. Biz hammaga ochiq manbalardan foydalanamiz.

Biz hammamiz Baykal ko'lini bilamiz - dunyodagi eng chuqur ko'l. Asosiysi, yangiliklarni o'qing

Mo''jizaviy gaz hidratlari

"Mir-1" va "Mir-2" noyob chuqur dengiz kemalari ekspeditsiyaning uch mavsumida 180 ga yaqin sho'ng'in qildi, Baykal ko'li tubida ko'plab topilmalarni topdi va o'nlab, hatto yuzlab topilmalarni keltirib chiqardi. ilmiy kashfiyotlar.

Baykal ko'lidagi "Miry" ekspeditsiyasining ilmiy rahbari Aleksandr Egorovning fikricha, eng ajoyib kashfiyotlar Baykal ko'li tubida ochilgan gaz va neftning eng kutilmagan shakllari bilan bog'liq. Irkutsk limnologiya instituti xodimlari esa ularni ancha oldinroq kashf qilishgan, ammo bu nima ekanligini tushunish, uni bevosita ko'rish mumkin emas edi.

"2008 yilda birinchi ekspeditsiya paytida biz Baykal ko'li tubida g'alati bitum tuzilmalarini topdik", deydi olim. - Bunday binolarni shakllantirish mexanizmida gazgidratlar katta rol o'ynaydi. Ehtimol, kelajakda barcha energiya okeanning chuqur dengiz zonalaridan olinadigan gaz gidratlariga qurilishi mumkin. Baykalda ham shunday hodisalar mavjud.

2009 yilda, shuningdek, 1400 metr chuqurlikdagi tubida ochilgan gaz gidratlari - Sankt-Peterburg suv osti loy vulqoni muhim kashfiyot qilindi. Bu Meksika ko'rfazi va Vankuver yaqinidagi qirg'oqdan keyin dunyodagi uchinchi cho'qqi edi.

G'ayrioddiy hodisa shundaki, odatda gaz gidratlari yog'ingarchilik bilan sepiladi va ularni ko'rish mumkin emas, bu ularni suv osti transport vositalari yordamida o'rganishni imkonsiz qiladi. "Mira" ni boshqarayotgan olimlar uni ko'rishga, olishga va noyob tadqiqot o'tkazishga muvaffaq bo'lishdi.

“Biz gaz gidratlarini bosimsiz idishda birinchi bo‘lib olishga muvaffaq bo‘ldik, bundan oldin dunyoda hech kim buni qila olmas edi. Menimcha, bu pastdan gaz gidratlarini olish uchun mashqdir.

Bundan tashqari, sho'ng'in paytida olimlar ko'z o'ngida aql bovar qilmaydigan jismoniy hodisalar sodir bo'ldi. Qopqonga tushib qolgan gaz pufakchalari birdan gazgidratiga aylana boshladi, keyin esa chuqurlik pasaygani sari tadqiqotchilar ularning parchalanish jarayonini kuzatishi mumkin edi.

Biz boshqa yangiliklarni o'qiymiz va asosiy narsani ta'kidlaymiz

Baykal ko'li tubiga yana tushganidan so'ng, olimlar uning tubini oltin deb atashni boshladilar. Gaz gidratlarining konlari - noyob yoqilg'i - eng pastki qismida va juda ko'p miqdorda joylashgan. Bu ularni quruqlikka olib chiqish juda muammoli.

Ular buni ko‘rib, ko‘zlariga ishonmabdi. Chuqurligi 1400 metr. Miras Olxon yaqinida suvga sho'ng'ishni yakunlayotgan edi, o'sha paytda vannaning uchuvchisi va ikki kuzatuvchi - Irkutsk limnologiya instituti olimlarining e'tiborini qattiq toshlarning g'ayrioddiy qatlamlari jalb qildi. Avvaliga ular buni marmar deb o'ylashdi. Ammo loy va qum ostida muzga juda o'xshash shaffof modda paydo bo'ldi.

Aniqroq qarasak, bular gazgidratlar – suv va metan gazlaridan tashkil topgan kristall modda, uglevodorodlar manbai ekanligi ayon bo‘ldi. Shunday qilib, olimlar o'z ko'zlari bilan Baykal ko'lida uni hech qachon ko'rmaganlar, garchi ular u mavjud deb taxmin qilishgan va taxminan qaysi joylarda. Namunalar manipulyator yordamida darhol olindi.

"Biz ko'p yillar davomida okeanlarda ishladik, qidirdik. Maqsad topish edi. Shunday ekspeditsiyalar bo'lgan. Biz ko'pincha kichik inklyuziyalarni topdik. Lekin bunday qatlamlar … Bir parcha oltin nima bo'lishi muhim emas. Bu sho'ng'inda qo'limda ushlab turish. Shuning uchun men uchun bu ajoyib bo'ldi. taassurotlar ", - deydi Evgeniy Chernyaev, Rossiya Qahramoni, "Mir" chuqur dengiz kemasi uchuvchisi.

Olimlarning kashfiyoti hayajonlandi. Miraslar o'tgan yozda shu yerda edilar, lekin hech narsa topolmadilar. Bu safar biz gaz vulqonlarini ham ko'rishga muvaffaq bo'ldik - bular Baykal ko'li tubidan metan chiqadigan joylar. Bunday geyzerlarni aks sado moslamasi yordamida olingan suratlarda yaqqol ko‘rish mumkin.

"2000 yilda Baykalning o'rtasini o'rganayotib, biz strukturani topdik - Sankt-Peterburg loy vulqoni. 2005 yilda biz ushbu loy vulqoni hududida balandligi taxminan 900 metr bo'lgan gaz mash'alini topdik. Va o'tgan yillarda., biz bu hududda gaz chaqnashlarini kuzatdik.", - deb tushuntiradi Rossiya Fanlar akademiyasining Sibir filiali Limnologiya instituti gidrologiya laboratoriyasi mudiri, Baykal ko'lidagi "Mira" ekspeditsiyasi a'zosi Nikolay Granin..

Mutaxassislarning fikricha, gazgidratlar barcha kashf etilgan neft va gaz manbalaridagi kabi uglevodorod miqdorini o‘z ichiga oladi. Ular butun dunyoda qidirilmoqda. Masalan, Yaponiya va Hindistonda bu minerallar yetishmaydi. Olimlarning fikricha, Baykal ko'lidagi gaz gidratlari zahirasi Irkutsk viloyati shimolidagi yirik Kovykta konidagi gaz bilan bir xil.

"Gazgidratlar - kelajak yoqilg'isi. Uni Baykalda hech kim qazib olmaydi. Lekin ular okeanda qazib olinadi. 10-20 yildan keyin bo'ladi. Bu asosiy qazilma yoqilg'iga aylanadi", - deydi MXK direktori Mixail Grachev. RAS SB Limnologiya instituti, aniq.

Ko'l tubidan gaz gidratlarini ko'tarishning iloji yo'qligi ma'lum bo'ldi. Baykal ko'lining chuqurligida, yuqori bosim ostida va past haroratlarda ular qattiq qoladi. Ko'l yuzasiga yaqinlashganda, namunalar portladi va erib ketdi.

Bir necha soatdan keyin Mir-1 va Mir-2 chuqur dengiz suv osti kemalari Baykal ko'lida yangi sho'ng'inlarni amalga oshiradi. Ekspeditsiya a'zolari Olxon darvozasini tadqiq qilishni davom ettiradilar. Olimlar muqaddas ko'l ular ochishi kerak bo'lgan yana ko'p sirlarni saqlashiga aminlar.

Keling, metall gidridlar haqida o'qib chiqamiz

Vodorod-metall tizimlari

Vodorod-metall tizimlari ko'pincha bir qator fundamental fizik xususiyatlarni o'rganishda prototiplardir. Elektron xususiyatlarning o'ta soddaligi va vodorod atomlarining past massasi hodisalarni mikroskopik darajada tahlil qilish imkonini beradi. Quyidagi vazifalar ko'rib chiqiladi:

Vodorod konsentratsiyasi past bo'lgan qotishmadagi proton yaqinidagi elektron zichligini, shu jumladan kuchli elektron-ion o'zaro ta'sirini o'zgartirish

Metall matritsadagi bilvosita o'zaro ta'sirni "elektron suyuqligi" ning buzilishi va kristall panjaraning deformatsiyasi orqali aniqlash.

Vodorodning yuqori kontsentratsiyasida nostoxiometrik tarkibga ega bo'lgan qotishmalarda metall holatning shakllanishi muammosi paydo bo'ladi.

Vodorod-metall qotishmalari

Metall matritsaning oraliqlarida joylashgan vodorod kristall panjarani zaif tarzda buzadi. Statistik fizika nuqtai nazaridan o'zaro ta'sir qiluvchi "panjara gazi" modeli amalga oshiriladi. Faza o'tish nuqtalari yaqinidagi termodinamik va kinetik xususiyatlarni o'rganish alohida qiziqish uyg'otadi. Past haroratlarda nol nuqtali tebranishlarning yuqori energiyasi va katta siljish amplitudasi bilan kvant quyi tizimi hosil bo'ladi. Bu fazali o'zgarishlar paytida kvant effektlarini o'rganish imkonini beradi. Metalldagi vodorod atomlarining yuqori harakatchanligi diffuziya jarayonlarini o'rganish imkonini beradi. Tadqiqotning yana bir sohasi - vodorodning metallar bilan o'zaro ta'sirining sirt hodisalarining fizikasi va fizik kimyosi: vodorod molekulasining parchalanishi va atom vodorod yuzasida adsorbsiya. Vodorodning dastlabki holati atomik, oxirgi holati esa molekulyar bo'lgan holat alohida qiziqish uyg'otadi. Bu metastabil metall-vodorod tizimlarini yaratishda muhim ahamiyatga ega.

Vodorod - metall tizimlarini qo'llash

Vodorodni tozalash va vodorod filtrlari

Chang metallurgiyasi

Yadro reaktorlarida metall gidridlardan moderator, reflektor va boshqalar sifatida foydalanish.

Izotoplarni ajratish

Termoyadroviy reaktorlar - litiydan tritiy olish

Suvni dissotsiatsiyalash qurilmalari

Yoqilg'i xujayrasi va akkumulyator elektrodlari

Metall gidridlar asosidagi avtomobil dvigatellari uchun vodorod ombori

Metall gidridlarga asoslangan issiqlik nasoslari, shu jumladan transport vositalari va uylar uchun konditsionerlar

Issiqlik elektr stantsiyalari uchun energiya konvertorlari

Intermetalik metall gidridlar

Intermetall birikmalarning gidridlari sanoatda keng qo'llaniladi. Ko'pgina qayta zaryadlanuvchi batareyalar va akkumulyatorlar, masalan, uyali telefonlar, portativ kompyuterlar (noutbuklar), foto va video kameralar uchun metall gidrid elektrodi mavjud. Ushbu akkumulyatorlar ekologik jihatdan qulaydir, chunki ular tarkibida kadmiy yo'q.

Metall gidridlar haqida ko'proq bilib olamizmi?

Birinchidan, vodorodning metallda erishi uni metall atomlari bilan oddiy aralashtirish emas, balki bu holda vodorod faqat bitta bo'lgan elektronni eritmaning umumiy cho'chqachilik bankiga beradi va mutlaqo "yalang'och" proton bo'lib qoladi. Va protonning o'lchamlari har qanday atomning o'lchamlaridan 100 ming marta (!) kichikroqdir, bu oxir-oqibatda (protonning zaryadi va massasining ulkan konsentratsiyasi bilan birga) boshqa atomlarning elektron qobig'iga ham chuqur kirib borishga imkon beradi. (yalang'och protonning bu qobiliyati allaqachon tajribada isbotlangan). Ammo boshqa atom ichiga kirib, proton, go'yo, bu atom yadrosining zaryadini oshiradi, unga elektronlarning tortilishini oshiradi va shu bilan atom hajmini kamaytiradi. Shuning uchun vodorodning metallda erishi, qanchalik paradoksal ko'rinmasin, bunday eritmaning bo'shashmasligiga emas, aksincha, dastlabki metallning siqilishiga olib kelishi mumkin. Oddiy sharoitlarda (ya'ni, normal atmosfera bosimi va xona haroratida) bu ta'sir ahamiyatsiz, ammo yuqori bosim va haroratda bu juda sezilarli.

O'qiganingizdan tushunganingizdek, bizning davrimizda gidridlarning mavjudligi mumkin.

Mavjud sharoitlarda davom etayotgan reaktsiyalar, ba'zi moddalar, ehtimol, erga bosim kuchaygan davrda paydo bo'lganligini tasdiqlaydi. Masalan, alyuminiy gidridni olish reaksiyasi. “Uzoq vaqt davomida elementlarning toʻgʻridan-toʻgʻri oʻzaro taʼsirida alyuminiy gidridni olish mumkin emas deb hisoblar edi, shuning uchun uni sintez qilishda yuqoridagi bilvosita usullar qoʻllanilgan. Ammo 1992-yilda bir guruh rossiyalik olimlar gidridni toʻgʻridan-toʻgʻri sintez qilishgan. vodorod va alyuminiydan, yuqori bosim (2 GPa dan yuqori) va harorat (800 K dan ortiq) yordamida. Reaksiyaning juda og'ir sharoitlari tufayli, hozirgi vaqtda usul faqat nazariy qiymatga ega. Har bir inson olmosning grafitga aylanishi reaktsiyasi haqida biladi va aksincha, bu erda katalizator bosim yoki uning yo'qligi. Bundan tashqari, boshqa bosimdagi moddalarning xossalari haqida nimalarni bilamiz? Amalda hech narsa.

Afsuski, bizda yuqori bosimdagi moddalarning kimyoviy va fizik xususiyatlarining o'zgarishi bilan bog'liq qonunlar nazariyasi hali mavjud emas, masalan, o'ta yuqori bosimlarning termodinamiği yo'q. Bu sohada eksperimentchilar nazariyotchilardan yaqqol ustunlikka ega. O'tgan o'n yil ichida amaliyotchilar haddan tashqari bosimlarda oddiy sharoitlarda amalga oshirib bo'lmaydigan ko'plab reaktsiyalar sodir bo'lishini ko'rsatishga muvaffaq bo'lishdi. Shunday qilib, 4500 bar va 800 ° C da, uglerod oksidi va vodorod sulfidi ishtirokida elementlardan ammiak sintezi 97% hosil bilan davom etadi.

Ammo shunga qaramay, xuddi shu manbadan bilamizki, Yuqoridagi faktlar ultra yuqori bosimning sof moddalar va ularning aralashmalari (eritmalari) xususiyatlariga juda sezilarli ta'sir ko'rsatishini ko'rsatadi. Biz bu erda ta'sirlarning kichik bir qismini eslatib o'tdik. kimyoviy reaksiyalarning borishiga ta'sir qiluvchi yuqori bosim (xususan, bosimning ba'zi fazalar muvozanatiga ta'siri haqida.) Ushbu masalani to'liqroq ko'rib chiqish, shuningdek, bosimning yopishqoqlikka, moddalarning elektr va magnit xususiyatlariga va boshqalarga ta'siri haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olishi kerak..

Ammo bunday ma'lumotlarni taqdim etish ushbu risolaning doirasidan tashqarida. Juda yuqori bosimlarda metall bo'lmagan metallarning metall xususiyatlarining paydo bo'lishi katta qiziqish uyg'otadi. Asosan, bu barcha holatlarda, biz metallarga xos bo'lgan moddada erkin elektronlarning paydo bo'lishiga olib keladigan atomlarning qo'zg'alishi haqida gapiramiz. Ma'lumki, masalan, 12 900 atm va 200 ° (yoki 35 000 va xona haroratida) sariq fosfor qaytarib bo'lmaydigan darajada zichroq modifikatsiyaga - qora fosforga aylanadi, u sariq fosforda yo'q bo'lgan metall xossalarni ko'rsatadi (metall electrical yorqinligi va). o'tkazuvchanlik). Xuddi shunday kuzatuv tellur uchun ham qilingan. Shu munosabat bilan, Yerning ichki tuzilishini o'rganishda kashf etilgan bitta qiziqarli hodisani eslatib o'tish kerak.

Ma'lum bo'lishicha, Yer radiusining taxminan yarmiga teng chuqurlikda Yerning zichligi keskin ortadi. Hozirgi vaqtda dunyoning barcha mamlakatlaridagi yuzlab laboratoriyalar o'ta yuqori bosimdagi moddalarning turli xil xususiyatlarini o'rganmoqda. Biroq, atigi 15-20 yil oldin bunday laboratoriyalar juda kam edi.

Endi biz ba'zi tadqiqotchilarning elektr energiyasidan o'tmishda foydalanish va ibodat joylari amaliy maqsadga ega bo'lganligi haqidagi bayonotlariga butunlay boshqacha qarashimiz mumkin. Nega? Bosimning oshishi bilan moddaning elektr o'tkazuvchanligi ortadi. Bu modda havo bo'lishi mumkinmi? Biz chaqmoq haqida nimalarni bilamiz? Sizningcha, bosim kuchaygan ularning soni ko'pmi yoki kamroqmi? Agar biz yerning magnit maydonlarini qo'shsak, mis gumbazlar bilan elektrlashtirilgan shamol (havo) bilan biror narsa qila olmaymizmi? Bu haqda nima bilamiz? Hech narsa.

Keling, o'ylab ko'raylik, ko'tarilgan atmosferada tuproq qanday bo'lishi kerak, uning tarkibi qanday bo'ladi? Gidridlar tuproqning yuqori qatlamlarida bo'lishi mumkinmi yoki hech bo'lmaganda ular bosimning oshishi ostida qanchalik chuqurlikda yotadi? Biz allaqachon o'qiganimizdek, gidridlarni qo'llash sohasi juda keng. Agar o'tmishda gidridlarni qazib olish imkoniyati mavjud bo'lgan deb taxmin qilsak (yoki katta ochiq konlar o'tmishda faqat gidridlarni qazib olishganmi?), Keyin turli materiallarni ishlab chiqarish usullari boshqacha edi. Energetika sektori ham boshqacha bo'lar edi. Ishlab chiqarilgan statik elektr energiyasidan tashqari, o'tmishdagi dvigatellarda gaz gidridlari, metall gidridlardan foydalanish mumkin edi. Havoning zichligini hisobga olsak, nega uchuvchi vimanalar mavjud emas?

Aytaylik, sayyora miqyosidagi falokat yuz berdi (buning uchun Yerdagi bosimni o'zgartirish kifoya) va materiyaning tabiati haqidagi barcha bilimlar foydasiz bo'lib qoladi, ko'plab texnogen ofatlar ro'y beradi. Gidridlarning parchalanishi bilan vodorodning keskin chiqishi sodir bo'ladi, shundan so'ng vodorod, metallar, yangi sharoitlarda beqaror bo'lib qolgan har qanday moddaning yonishi mumkin edi. Butun yaxshi ishlaydigan sanoat qulab tushmoqda. Vodorodning yonishi suv, bug 'hosil bo'lishiga olib keladi (toshqin tarafdorlariga salom) Va biz o'tmishda 200-300 yil oldin ot tortishish bilan, barcha tajribalar va kashfiyotlar bilan yangi shakllangan sharoitlarda topamiz. atrofdagi dunyo.

Endi biz o'tmish yodgorliklariga qoyil qolamiz va ularni takrorlay olmaymiz. Lekin ular ahmoq yoki ahmoq bo'lgani uchun emas, balki o'tmishda boshqa sharoitlar va shunga mos ravishda ularni yaratishning turli usullari bo'lishi mumkin edi.