Реферат: Энергетический баланс процессов синтеза молекул кислорода, водорода и воды
Рис. 5. Схема молекулы воды: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 – номера электронов атома кислорода; P1 , P2 – ядра атомов водорода (протоны); e1 и e2 –электроны атомов водорода
Таким образом, на разрушение двух молекул водорода и одной молекулы кислорода термическим путем израсходовано 14,19эВ, а в результате синтеза двух молекул воды выделится 2,96×2=5,98эВ. В чем причина такого дисбаланса? Ответ прост. При переходе из газообразного в жидкое состояние атом кислорода в молекуле воды, должен уменьшить свой объём. Это произойдет, если кольцевые электроны атома кислорода опустятся на более низкие энергетические уровни (ближе к ядру). При этом они обязательно излучат фотоны, и мы уже знаем их общую энергию. Она равна энергии, затраченной на разрушение двух молекул водорода и одной молекулы кислорода, то есть – 14,19эВ. Поскольку у двух молекул воды 12 кольцевых электронов, то каждый из них излучит 14,19/12=1,18эВ. Это больше энергии (0,74эВ) связи с ядром осевых электронов и указывает на то, что кольцевые электроны расположены ближе к ядру, чем осевые.
В этом случае количество энергии, полученной в результате синтеза двух молекул воды (14,19+5,98)эВ оказывается больше энергии, затраченной на разрушение двух молекул водорода (9,06эВ) и одной молекулы кислорода (5,13эВ). Сформировавшаяся разность энергий 5,98эВ разделится между двумя молекулами воды. На одну молекулу приходится (5,98/2)=2,99эВ или 285,8кДж/моль, что полностью соответствует существующим экспериментальным данным.
Изложенное выше проясняет причину взрыва при соединении водорода с кислородом. Одновременный переход шести кольцевых электронов каждого атома кислорода, в рождающихся молекулах воды, на более низкие энергетические уровни сопровождается одновременным излучением фотонов, которые и генерируют энергию взрыва.
Обратим внимание, что на рис.5б показано две энергии связи между валентными электронами e2 и 2, а также между 1 и e1 . Электродинамическая связь равна 0,74эВ. Для разрыва этой связи достаточно затратить такое же количество механической энергии. Если же эту связь облучить фотонами с энергией 0,74эВ, то процесс поглощения фотонов будет идти так, что каждый из двух валентных электронов поглотит по 0,37эВ и энергия связи уменьшится до 0,37эВ, и молекула воды не разрушится. Вторая, тепловая энергия связи, указанная на том же рисунке, равна 1,48эВ. Если оба электрона поглотят фотон с этой энергией, то энергия связи между ними станет равной нулю и молекула воды разрушится.
Из изложенного следует, что если указанные связи разрушать механическим путем, затрачивая по 0,74эВ на каждую связь, то после её разрыва у каждого электрона образуется дефицит энергии, равный 0,74эВ. Эта энергия будет немедленно поглощена из окружающей среды и излучена при повторном синтезе молекулы воды. Так ковалентная химическая связь при механическом разрушении одной молекулы воды формирует 1,48эВ дополнительной тепловой энергии, которая, как мы уже отметили, устойчиво регистрируется в системах кавитации воды.
Известно, что молекулы воды, объединяясь, формируют кластеры. Если связи между молекулами в кластерах ковалентные, то механическое разрушение этих связей также должно сопровождаться выделением дополнительной тепловой энергии.
На Российском рынке уже три фирмы «Юсмар», «Термовихрь» и «Нотека» продают кавитационное водонагревательное оборудование с показателем энергетической эффективности до 150%. Готовятся к выпуску и воздушные нагревательные приборы с такой же эффективностью. Источником дополнительной энергии, генерируемой этими приборами, являются процессы механического разрушения ковалентных связей молекул газов воздуха, молекул и кластеров воды, и их последующий синтез.
Заключение
Анализ энергетического баланса молекул с ковалентными связями показывает возможность формирования дополнительной тепловой энергии при механическом разрушении этих связей.
Список литературы
КанарёвФ.М. Начала физхимии микромира. Краснодар. 2002. 320с.