Nie róbcie tego w garażu...

Technologie, Badania i rozwój

Od cytatu do warsztatu

Inspiracja: "Warto wiedzieć, że Ziemia jest praktycznie nieskończonym zasobnikiem elektronów, do którego można odprowadzić każdy ich nadmiar lub zaczerpnąć je do obwodu" (link)

*
Start-up: "inżynieria hydroelektronowa":
Jak myśleć w idei materialnymi elektronami swobodnymi i cząsteczkami wody?
Rzecz: przedmiot materialny, elektron cząstka materii, H₂O cząsteczka materii.
Jak obliczyć ile elektronów swobodnych można zgromadzić w zbiorniku z wodą?
Wirtualna konfrontacja idei hydroelektronowej w naturze ułożeń niemożliwych.
*

Reakcje hydroelektronowe

W modelu idei hydroelektronowej wykonanie wg inspiracji warte jest przysłowiowy milion dolarów.

Zauważmy, m. in., że:
Ziemia jest praktycznie nieskończonym zasobnikiem elektronów oraz można każdy ich nadmiar zaczerpnąć do obwodu.

W ogólnej idei hydrolektronowej nie ma obwodu zamkniętego. Uzyskane elektrony wprowadzane są do zbiornika z woda.

Natomiast w szczególnej idei, zgodnie z przedmiotową techniką ochrony instalacji elektrycznych jest połączenie zewnętrznej ścianki zbiornika z uziemieniem, na wypadek "przecieku elektronowego" przez materię zbiornika na powierzchnię zewnętrzną zbiornika. Zatem wychodzą w idei od pobrania elektronów z ziemi do uziemieniem ochronnego jest ułożeniu zamknięty obwód elektryczny:

ziemia -> układ techniczny -> ziemia

Rys.
W celu dysponowania energią elektryczną potrzebną do realizacji idei modelu układu, na rysunku wybrana jest metoda fotowoltaiczną, a elektrony pozyskiwane z ziemi i lokowane w zbiorniku są przez układ elektrostatycznej pompy elektronów:

Słońce -> [e-panele, energia elektryczna] -> [silnik elektryczny, maszyna elektrostatyczna, działo elektronowe] -> [zbiornik z wodą]

W przypadku konkretnego jednego zbiornika w idei hydroelektronowej nie jest potrzebna nieskończona ilość elektronów. W tym ułożeniu dla badania idei wybrana jest ich określona ilość związana z jonami H⁺. Pomijając zagadnienie zgromadzenia się wprowadzonych elektronów swobodnych na ściankach wewnętrznych zbiornika.

Woda ulega częściowo autodysocjacji (link) i powstają jony hydroniowe H₃O⁺ oraz hydroksylowe OH^-. Jony wodorowe H⁺ są przenoszone na sąsiednią cząsteczkę wody tworząc jon hydroniowy (H₃O⁺). Dlatego w naturze wody nie ma jonów H‍⁺ swobodnie poruszających się w wodzie:

H₂O + H₂O ⇄ H₃O⁺ + OH⁻

Stężenie jonów H⁺w ramach jonu H₃O⁺ w wodzie w temp. 25 ℃ wynosi w stanie równowagi 10^-7 mol/dm³ (link). Stąd w 1 m³ wody jest tych jonów:  10^-7 * 6,023 ×10²³ * 10³ = 6,023 ×10¹⁹.

Taka sama ilość elektronów swobodnych wprowadzona do zbiornika to ładunek elektryczny w ilości ~9,6 C (6,023 ×10¹⁹ * 1,6 ×10^-19C).

*

Dla porównania - Google: "Ile kulombów ma uderzenie pioruna? Przeciętny piorun ujemny niesie prąd elektryczny o natężeniu 30 000 amperów (30 kA) i przenosi ładunek elektryczny o wartości 15 C (kulombów) i 1 gigadżula energii. Duże pioruny dodatnie mogą przenosić do 120 kA i 350 C".

Natomiast w przypadku pojemność baterii określonej w ilości 1 amperogodzina (Ah) ładunek elektryczny wynosi 3600 kulombów (1 Ah = 1 A * 1 h = 1 C/s * 3600 s = 3600 C).

*

Zatem w tej idei dla zbiornika o pojemności V = 1 m³ wody, względem p/w jonów H⁺, uwzględniono uzyskanie z ziemi i wprowadzenie do zbiornika elektronów swobodnych w ilości odpowiadającej ładunkowi elektrycznemu rzędu 10 C.

W rozważanej idei "reaktora hydroelektronowego" nie ma urządzeń pomiarowych w zakresie dynamiki reakcji hydroelektronowych materii w zbiorniku (wprowadzone elektrony, cząsteczki wody, jony pochodzące od cząsteczek wody).

*
Załóżmy, że zachodzi reakcja jonu H₃O⁺ (link) z elektronem swobodnym e-:
2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻

H₃O⁺ + e- → H₂O + H
H + H  → H₂, gdzie e- to elektron swobodny wprowadzony do zbiornika ?

Co wówczas dzieje się z jonem OH- ?

2OH^- → H₂O + O + e-,
O + O → O₂, gdzie e- to elektron swobodny "odrzucony" w wyniku reakcji jonów OH^- ?

*

Energia

2H₂ + O₂ → 2H₂O + uwolniona energia

Reakcja jest silnie egzotermiczna oraz kinetyka reakcji jest względnie wysoka, dlatego uwzględnij to, zanim to zrobisz. Woda będzie bardzo gorąca, ponieważ otrzymasz parę wodną, ​​a nie wodę w stanie ciekłym.

Internet (wersja PL - https://euroalphabet.eu/darmowe-tlumaczenie-strony/):

1. "Jaka jest energia aktywacji tworzenia wody z wodoru i tlenu?" (link) - "What is the activation energy for formation of water from hydrogen and oxygen?" (link):

Reakcja wodoru i tlenu jest reakcją egzotermiczną, ponieważ uwalnia więcej energii niż pochłania. Jednak wodór i tlen nie łączą się automatycznie. Potrzebują początkowego wkładu energii aktywacji, aby przezwyciężyć swój stan metastabilny, który je destabilizuje, dzięki czemu mogą połączyć się w bardziej wydajną formę pary wodnej. reagenty muszą pokonać znaczną ilość energii aktywacji (rozbicie H-H
i wiązania O-O), aby reakcja mogła przebiegać. Aby przezwyciężyć aktywację energia, płomień zapewnił dodatkową potrzebną energię.

Wodór jest wysoce łatwopalny, a tlen wspomaga spalanie. Proces ten wydaje się łatwy do przeprowadzenia przy pomocy iskry w pomieszczeniu. Ale tak nie jest. To niebezpieczny proces.

Reakcja ta rozpoczyna się dobrze, ale ilość energii uwalnianej natychmiastowo dla każdej wytworzonej cząsteczki wody prowadzi do ogromnej eksplozji. Jeszcze zanim zobaczysz, że utworzyły się krople pary, ogromna eksplozja wszystkich reakcji tworzenia wody rozprasza wszystko i szkodzi także tobie. To jest jak eksplozja bomby wysokoenergetycznej w pokoju!

2. "Spalanie wodoru" (link), "Combustion of Hydrogen" (link):

*

Cykl hydroelektronowy

Elektronowolt (eV) – jednostka energii (link): 1 eV = 1,6 ×10^-19 J.

W tej idei ilość 6,023 ×10¹⁹ wprowadzonych do zbiornika elektronów swobodnych równa jest przyjętej ilości jonów H⁺, a tym samym w takiej ilości powstaną atomy wodoru, stąd względem nich ponownie powstaje dwa razy mniej cząsteczek wody,  czyli ~3,1 ×10¹⁹, co wyznacza ilość reakcji H₂O, a tym samym ilość wydzielonej energii E_w (H₂O → 2,85 eV):

E_w = 3,1 ×10¹⁹ * 2,85 * 1,6 ×10^-19 J
E_w = ~14,14 J.

Ile należy dostarczyć energii E_Q, aby 1 000 kg wody ogrzać od temperatury 25 ℃ do temperatury 100 ℃?
m= 1000 kg; Tp - temperatura początkowa wody 25 ℃; Tk - temperatura końcowa wody 100 ℃; Cw = 4.180 J/K; zamiana stopni Celsjusza na Kelwina: Tp = 25 + 273,15 K = 298,15 K; Tk = 100 + 273,15 K= 373,15 K

E_Q = Cw * (Tk - Tp) * m
E_Q = 4.180 (373,15 - 298,15) * 1
E_Q = 4.180 * 75 * 1
E_Q = 313.500 J

Należy pamiętać, że w ułożeniu tej idei wykorzystane w internecie inspiracje dotyczące powstawania jonów w wodzie są wiedzą poznaną przez naukę bez obecności wprowadzonych elektronów swobodnych do wody, do przestrzeni pomiędzy cząsteczkami wody ("Przestrzeń w wodzie" - link).

W tej idei ilość nośników ujemnego ładunku elektrycznego nie zmienia się w przemianach hydroelektronowych (ilość wprowadzonych do zbiornika elektronów swobodnych => ilość tworzonych przez nie jonów ujemnych). Zmienia się w idei to, że w przypadku wprowadzonych z zewnątrz elektronów swobodnych są to bezwymiarowe cząstki, a w przypadku jonów elektrostatyczne struktury molekularne posiadające przestrzenną nanobjętości.