|
| Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные | Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения | Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела |   |
| Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки) | |||
Навигация: => | На главную/ Каталог патентов/ В раздел каталога/ Назад / |
|
ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2168289
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШАРОВЫХ МОЛНИЙ
Имя изобретателя: Радин Сергей Алексеевич
Имя патентообладателя: Радин Сергей Алексеевич
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1999.11.10
Использование: в области физики и химии для получения искусственных шаровых молний в необходимых количествах с целью удобства изучения этого природного явления. Сущность изобретения: в воздушном пространстве через водяную пленку раствора солей или водный раствор соединений с гетерокомплексами, способными к обратимым цепным многоэлектронным или многопротонным переходам, пропускают электрический ток, представляющий собой разряд переменного тока мощностью 2-2,5 кВт и частотой 50-60 Гц при напряжении 220 В, до образования светящихся шаров.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области физико-химических процессов, происходящих спонтанно в природе, а теперь уже искусственно и целенаправленно в лабораторных условиях.
Изобретение может быть использовано для получения искусственных шаровых молний в необходимых количествах с целью удобства изучения этого природного явления, а и может найти применение в области химии высоких энергий и в других направлениях физики и химии. Например, для получения новых кластерных соединений, способных накапливать в себе сверхвысокие напряжения (миллиарды и даже десятки миллиардов вольт). Благодаря этому можно масштабно получать частицы с большими энергиями (10 гэВ и более), что дает возможность проводить различные виды ядерных реакций почти с любыми веществами и принципиально в неограниченных масштабах простыми способами без использования существующих высоких технологий.
Для существующей на сегодняшний день промышленности патентуемый способ может найти широкое применение в уже существующих ядерных технологиях, а и для получения новых химических веществ и создания новых химических процессов, основанных на способе получения элементов с дробными зарядами электрона [1, 2].
Известен проект эксперимента с электронным пучком [3, а)]. Сущность эксперимента состоит
в исследовании импульсных сильноточных электронных пучков с энергией 100 кэВ и
плотностью тока 10 кА/см2, который может создать в воздухе за время порядка 108с столб плазмы длиной около 30 см и плотностью порядка n 
1015 см-3, нагревая воздух не более чем на 200-300 К.
В описании данного способа нет информации, что эксперимент был осуществлен с положительным результатом.
В самом описании способа обращается внимание на очень трудно выполнимые условия эксперимента, и для выполнения таких условий (если они вообще правильные) нужно достаточно громоздкое и дорогостоящее оборудование с большим электропотреблением, а и специальные условия проведения эксперимента.
Наиболее близко приближающимся по своей технической сущности к изобретению является случайный эксперимент со стаканом раствора соли, в котором наблюдалось появление шаровой молнии [3, б)].
СУЩНОСТЬ ЭКСПЕРИМЕНТА ЗАКЛЮЧАЕТСЯ В СЛЕДУЮЩЕМ
В стакан с соленой водой (соль была добавлена для проводимости воды) был опущен шнур, подсоединенный к контактам патрона электрической лампы. При включении тока произошло короткое замыкание, в результате которого автоматический выключатель на распределительном щитке выключил ток. В тот же момент, по словам автора, вокруг стакана появился шар голубовато-зеленого цвета диаметром около 25 см. Хотя, как уже было сказано, ток отключился и электрическое освещение погасло, светящийся шар не исчез. Через 2-3 с он с громким звуком раскололся на два шара, которые покатились по столу в разные стороны, распадаясь при этом на более мелкие шарики. Докатившись до края стола, шары падали на пол, дробясь на мелкие шарики диаметром около 1 см. Последние разбегались "как ртуть" по полу комнаты, но, пройдя 1,5-2 м, гасли. В течение примерно 5 сек все прекратилось. Стакан остался цел, хотя часть воды была разбрызгана по столу.
В описании эксперимента и в других литературных и патентных данных нет информации, что описанный эксперимент или аналогичные ему опыты имели бы хотя бы приближенную повторяемость результатов.
Техническая задача заключается в осуществлении способа получения шаровых молний с повторяемыми результатами с использованием стандартных для России и других стран параметров переменного электрического тока, напряжением 220 В и частотой 50-60 Гц.
Технический результат достигается за счет мгновенной концентрации электрического поля на кластерообразующих химических соединениях, включая молекулы воды.
Проведенный нами анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволяет установить, что нами не обнаружены близкие аналоги разработанного способа. Выявленный аналог позволяет определить совокупность соответственных по отношению к усматриваемому нами техническому результату отличительных признаков для заявляемого объекта изобретения.
Известно, что дипольные молекулы притягиваются к ионам, причем их энергия связи может оказаться весьма значительной. Так, например, молекула воды имеет дипольный момент p=1.83·10-18(в абсолютной системе).
В гидратированных ионах или гидратах кластерная оболочка, состоящая из 3-5 молекул воды, имеет энергию связи около 4 эВ, и она не должна разрушаться от соударений при температуре ниже 1000 К. При низких температурах, характерных для шаровой молнии, свободные электроны соединяются с нейтральными атомами или молекулами, образуя отрицательный ион, который затем сольватируется. Для выполнения условия квазинейтральности количество положительных и отрицательных ионов должно быть приблизительно одинаковым. Кроме кластерных ионов вещество шаровой молнии должно содержать некоторое количество нейтральных молекул в свободном состоянии.
Кластерные оболочки задерживают рекомбинацию, благодаря чему шаровая молния может быть относительно долго без подпитки энергией извне. Постепенно рекомбинируя, шаровая молния постепенно выделит заключенную в ней энергию ионизации. Шаровая молния может и мгновенно выделить всю накопленную в ней энергию при определенных условиях (например, при столкновении с электрическим проводником).
По энергии искусственные, шаровые молнии можно разбить на две группы: чуть и среднеэнергетические (с плотностью энергии 1-10 Дж/см3) и высокоэнергетические 1-15 кДж/см3.
У чуть и среднеэнергетических молний при рекомбинации ионов освобождается около 10-15 эВ.
Кроме того, в последующих химических реакциях обычно выделяется энергия 3-5 эВ. Так при
рекомбинации ионов O+ и O- образуются два атома О, которые соединяются затем
в молекулу O2 с выделением энергии 5 эВ. Точно так же ионы N+ и О- после
нейтрализации образуют молекулу NO или молекулярный азот и кислород. В результате
энергия, выделяющаяся, в конечном счете, при нейтрализации пары ионов, составляет 15-20 эВ.
Необходимые затраты энергии таковы:
1. На разрушение кластерных оболочек двух ионов должно уходить около 6-8 эВ.
2. На диссоциацию отрицательного иона на электрон и атом нужно затратить еще 1-2 эВ. С учетом этого каждая пара кластерных ионов может дать при рекомбинации 5-10 эВ. Если в 1 см3вещества молнии содержится около 0,5·1019 пар ионов, то плотность энергии, заключенной в нем, составляет 5-10 Дж/см3. В этом случае молния с наиболее вероятным диаметром (20 см) несет в себе энергию, равную 20-40 кДж.
Движение ионов в веществе молнии может сопровождаться радиоизлучением. Интенсивность
дополнительного излучения частицы, несущей заряд и движущейся с ускорением а,
определяется, как известно, формулой
J=2e2a2/3c3. (1)
Ускорение иона в поле другого иона равно
a=e2/Mr.2 (2)
Полагая массу кластера с диаметром М=80 1.6 ·10 г,
расстояние r, равным среднему расстоянию между ионами (при плотности заряженных частиц
1019см-3~5·10-7см),
находим, что мощность дипольного излучения из 1 см равна, Вт/см,
1019j=3·10-7. (3)
Для высокоэнергетических молний, как говорилось выше, плотность энергии на 1 см3составляет 15 кДж.
Оценка энергии такой плотности была сделана на основании "природного эксперимента". В бачок с 18 литрами воды попала шаровая молния размером с крупный апельсин. При этом вода бурлила, и часть ее, около 1 л, исчезла, т. е. испарилась из бочонка. Скрытая теплота испарения воды 100oC равна 2260 Дж/г, найдем, что энергия, сообщенная ей, составляет около 8 МДж. Если принять, что диаметр молнии равен 10 см, то плотность энергии шаровой молнии оказывается около 15 кДж/см3. Поскольку плотность молнии примерно такая же, как и воздуха, число молекул в 1 см3 ее вещества должно быть порядка 1019, и при плотности энергии 15 кДж/см3 на каждую молекулу будет приходиться 104 эВ. Это на три порядка больше потенциала ионизации любого из известных атомов, которая, в свою очередь, больше энергии связи химических соединений. Поэтому в этом случае накопление энергии в шаровой молнии происходит в ядерной форме, которую можно рассматривать как начальный синтез адронов [2, 4].
ПРИМЕРЫ ПОЛУЧЕНИЯ ШАРОВОЙ МОЛНИИ
Пример 1. Получение шаровой молнии в воздухе.
Для получения шаровой молнии в воздушном пространстве через водяную пленку с добавлением солей, для проводимости, пропускали разряды переменного тока напряжением 220 В, мощностью 2 - 2.5 кВт и частотой 50 - 60 Гц. При этом образовались светящиеся шары с диаметром 0.5 - 2 см, которые разлетались в разные стороны, увлекаемые внешними электростатическими силами. В этом случае в процессе образования молнии участвуют гидратные оболочки ионов, НО и ОН.
Н3О+(Н2О)n-1 + Н2О->Н3О+(Н2О)n;
OH-(Н2О)n-1 + Н2О->Н3О->OH-(Н2О)n.
(
H)n-1;п - значения энтольпии реакций [3].
Для получения высокоэнергетических шаровых молний, у которых, как уже говорилось, энергия существует и в ядерной форме, в рабочий водный раствор добавляют соединения с гетерополикомплексами, способными к обратимым, цепным, многоэлектронным и многопротонным переходам. Например, вольфрамовый гетерополикомплекс 2 - 18 ряда [P2O18O62]. В обычном окисленном состоянии степень окисления вольфрама +6, но при действии на комплекс электрическим током или др. восстановителями степень окисления можно изменить до +5 и даже до +4 [P2O18O62]24-, [P2O18O62]42-. Как видно, при изменении степени окисления вольфрама происходит резкое изменение заряда всего комплекса, что приводит к образованию цепей, состоящих из таких кластерных ионов, каждый из которых несет в себе заряд, в среднем, около 0.5 В. Число молекул в одном моле любого вещества, как известно, 6·1024, поэтому при сворачивании комплексов в цепочки, теоретически, на доли секунды, может образоваться напряжение порядка 0.5·6·1023В. Конечно, практически образующее напряжение на несколько порядков меньше, примерно 1·1014, но разряды, которые следуют непрерывно один за одним, внутри соединения, с такой разностью потенциалов, как известно, способны получить частицы со сверхбольшими энергиями с последующими взаимопревращениями.
Пример 2. Получение шаровой молнии в электронно-лучевой трубке.
Для создания шаровой молнии в электронно-лучевой трубке был изготовлен концентратор электростатического поля, и была взята электронно-лучевая трубка, дающая пучок электронов с энергией около 3-5 кэВ (что в 20 раз меньше энергии аналога).
Перед началом опыта прогреваем электронную пушку для стабильности излучения. После того как все параметры стабилизировались, через стеклянный экран электронно-лучевой трубки, т.е. внутри ее, с помощью концентратора, за 2-3 с создается электростатическое поле высокой плотности (плотность поля должна быть достаточной, чтобы пройти сквозь слой люминофора, которым покрыт экран трубки), после чего в стеклянной колбе электронно-лучевой трубки образуется черная шаровая молния, которая может быть 10-20 мин автономно, без подпитки энергией извне. Для проверки последнего утверждения электронно-лучевая трубка отключалась полностью, а после включения на экране появлялось черное пятно, плавно огибаемое электронным потоком, которое свидетельствует о присутствии отрицательно заряженной шаровой молнии.
Большое, для шаровой молнии, время существования и черный цвет объясняются разреженностью атмосферы внутри колбы 10-6 ат. Из-за этого потеря энергии на ионизацию атомов, не участвующих в процессе, достаточно мала. Процессы образования самой молнии такие же, как и в описании аналога [3], только проведены они при других условиях, в реале с многократным повторением.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. La Revue Politechnique N 1620 Prix Nobel: la mecanique quantique a l' honneur.
2. Revue du Palais de la decouverte N 264. Janvier 99.
3. Стаханов И.П. О физической природе шаровой молнии. - М.: Энергоатомиздат, 1985:
а) с. 198,
б) с. 142.
4. "Наука и жизнь" N 1, 1999 г. Нобелевские премии 1998 года.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения шаровых молний, заключающийся в пропускании электрического тока, отличающийся тем, что электрический ток представляет собой разряд переменного тока мощностью 2-2,5 кВт и частотой 50-60 Гц при напряжении 220 В, который пропускают в воздушном пространстве через водяную пленку раствора солей или водный раствор соединений с гетерополикомплексами, способными к обратимым цепным многоэлектронным и многопротонным переходам, до образования светящихся шаров
Версия для печати
Дата публикации 15.02.2007гг
Created/Updated: 25.05.2018