Oxyhydrogen - Oxyhydrogen

Oxyhydrogen je směsí vodík (H2) a kyslík (Ó2) plyny. Tato plynná směs se používá ke zpracování hořáků žáruvzdorný materiály a byl první[1]plynná směs použitá pro svařování. Teoreticky je poměr 2: 1 vodík: kyslík dostatečný k dosažení maximální účinnosti; v praxi je zapotřebí poměr 4: 1 nebo 5: 1, aby se zabránilo oxidační plamen.[2]
Tato směs může být také označována jako Knallgas (Skandinávská a německá Knallgas: „bang-gas“), i když někteří autoři definují knallgas jako obecný termín pro směs paliva s přesným množstvím kyslíku potřebným pro úplné spalování, proto by se oxyhydrogen v poměru 2: 1 nazýval „hydrogen-knallgas“.[3]
„Brownův plyn“ a HHO jsou termíny pro oxyhydrogen, s nimiž se setkáváme hlavně v okrajová věda.[4]
Vlastnosti
Kyslík bude spálit když přivedl k jeho teplota samovznícení. Pro stechiometrický směs, 2: 1 vodík: kyslík, normálně atmosférický tlak, k samovznícení dochází při asi 570 ° C (1065 ° F).[5] Minimální energie potřebná k zapálení takové směsi jiskrou je asi 20 mikrojouly.[5] Na standardní teplota a tlak, Oxyhydrogen může hořet, pokud je mezi asi 4% a 95% objemových vodíku.[6][5]
Při zapálení se plynná směs přemění na vodní pára a uvolňuje energii, který udržuje reakci: 241,8 kJ energie (LHV ) pro každého krtek z H2 hořel. Množství uvolněné tepelné energie je nezávislé na způsobu spalování, ale teplota plamene liší se.[7] Maximální teploty asi 2 800 ° C (5 100 ° F) je dosaženo s přesností stechiometrický směs, asi o 700 ° C (1300 ° F) teplejší než vodíkový plamen na vzduchu.[8][9][10]Když je některý z plynů smíchán nad tento poměr, nebo když je smíchán s inertní plyn stejně jako dusík se musí teplo šířit do většího množství hmoty a teplota bude nižší.[7]
Výroba
Čistou stechiometrickou směs lze získat pomocí vodní elektrolýza, který používá elektrický proud disociovat molekuly vody:
- elektrolýza: 2 H2O → 2 H2 + O.2
- spalování: 2 H2 + O.2 → 2 H2Ó
William Nicholson byl první, kdo tímto způsobem rozložil vodu v roce 1800. Teoreticky se vstupní energie uzavřeného systému bude vždy rovnat výstupní energii, protože první zákon termodynamiky státy. V praxi však nejsou žádné systémy dokonale uzavřené a energie potřebná k výrobě oxyhydrogenu vždy překročí energii uvolněnou jeho spalováním, a to i při maximální praktické účinnosti, protože druhý zákon termodynamiky naznačuje (viz Elektrolýza vody # Účinnost ).
Aplikace

Osvětlení
Mnoho forem oxyhydrogenů lampy byly popsány, například záře reflektorů, který ohříval kousek kyslíkového vodíku Limetka na rozpálený do běla žhavení.[11] Kvůli výbušnosti oxyhydrogenu byly reflektory nahrazeny elektrické osvětlení.
Dmychadlo kyslíku

Základy oxy-vodíku foukačka byly položeny Carl Wilhelm Scheele a Joseph Priestley kolem poslední čtvrtiny osmnáctého století. Oxy-vodík foukačka sám byl vyvinut Francouz Bochard-de-Saron, Angličtina mineralog Edward Daniel Clarke a americký chemik Robert Hare na konci osmnáctého a počátku devatenáctého století.[12] Produkoval dostatečně horký plamen, aby se roztavil žáruvzdorný materiály jako Platina, porcelán, požární cihla, a korund, a byl cenným nástrojem v několika oblastech vědy.[13] Používá se v Proces Verneuil k výrobě syntetického korundu.[14]
Kyslíkový hořák
An oxyhydrogenový hořák (také známý jako vodíkový hořák) je kyslíko-plynový hořák který spaluje vodík ( palivo ) s kyslíkem ( okysličovadlo ). Používá se k řezání a svařování[15] kovy, brýle, a termoplasty.[11]
Kvůli konkurenci obloukového svařování a řezacího hořáku poháněného acetylenem se dnes kyslíkovodový hořák používá jen zřídka, ale zůstává preferovaným řezným nástrojem v některých specializovaných aplikacích (viz svařování a řezání kyslíkovým palivem ).
Při práci se kdysi používal kyslík Platina, protože v té době mohl pouze hořet dostatečně horký na to, aby roztavil kov 1768,3 ° C (3214,9 ° F).[7] Tyto techniky byly nahrazeny elektrická oblouková pec.
Fringe science
Brownův plyn je spojován s různými přehnanými tvrzeními.[16][17] Často se mu říká „plyn HHO“, což je termín popularizovaný okrajovým fyzikem[18] Ruggero Santilli, který tvrdil, že jeho plyn HHO, vyrobený speciálním zařízením, je „novou formou vody“ s novými vlastnostmi založenými na jeho okrajová teorie z „magnekuly ".[17]
O Brownově plynu bylo učiněno mnoho dalších pseudovědeckých tvrzení, například schopnost neutralizovat radioaktivní odpad, pomáhat rostlinám klíčit a další.[17] Je však dobře známo, že vodíkové ionty tvoří základ rovnováhy pH v jakémkoli roztoku, což může vysvětlit, proč tato forma vody může v některých případech pomoci semenům získat jejich vyklíčené stavy.[19]
Oxyhydrogen je často zmiňován ve spojení s vozidla, která tvrdí, že jako palivo používají vodu. Nejběžnějším a rozhodujícím protiargumentem proti výrobě tohoto plynu na palubě, který se používá jako palivo nebo aditivum do paliva, je to, že k rozdělení molekul vody je vždy zapotřebí více energie, než se získá spalováním výsledného plynu.[16][20] Navíc objem plynu, který lze vyrobit pro spotřebu na vyžádání elektrolýzou, je ve srovnání s objemem spotřebovaným spalovacím motorem velmi malý.[21]
Článek v Populární mechanika uvedl, že Brownův plyn nezvyšuje spotřeba paliva v automobilech.[22]
„Vodou poháněná“ auta by neměla být zaměňována auta na vodíkový pohon, kde se vodík vyrábí jinde a používá se jako palivo nebo kde se používá jako doplnění paliva.
Reference
- ^ Howard Monroe Raymond (1916), „Svařování kyslíkem a vodíkem“, Modern Shop Practice - svazek 1Americká technická společnost, archivováno od originálu 6. března 2011
- ^ Viall, Ethan (1921). Svařování plynovým hořákem a termitem. McGraw-Hill. p.10. Archivováno od originálu 3. srpna 2016.
- ^ W. Dittmar, „Cvičení z kvantitativní chemické analýzy“, 1887, p. 189 Archivováno 27. června 2014 na adrese Wayback Machine
- ^ „Eagle Research Institute - Brownův plyn - koncepce mýtu“. Archivovány od originál 18. dubna 2019. Citováno 11. července 2018.
- ^ A b C O'Connor, Ken. "Vodík" (PDF). NASA Glenn Research Center Glenn Safety Manual (PDF). Archivovány od originálu 2. února 2013.CS1 maint: BOT: stav původní adresy URL neznámý (odkaz)
- ^ Moyle, Morton; Morrison, Richard; Churchill, Stuart (březen 1960). „Detonační charakteristiky směsí vodíku a kyslíku“ (PDF). AIChE Journal. 6: 92–96. doi:10,1002 / aic.690060118. hdl:2027.42/37308.
- ^ A b C Chisholm, Hugh, ed. (1911). Encyklopedie Britannica. 20 (11. vydání). Cambridge University Press. p. 424. .
- ^ Calvert, James B. (21. dubna 2008). "Vodík". University of Denver. Archivováno z původního dne 18. dubna 2009. Citováno 23. dubna 2009.
Plamen hořáku vzduch-vodík dosáhne 2045 ° C, zatímco kyslík-vodík plamen dosáhne 2660 ° C.
- ^ "Adiabatická teplota plamene". The Engineering Toolbox. Archivováno z původního dne 28. ledna 2008. Citováno 23. dubna 2009.„Kyslík jako oxidační činidlo: 3473 K, Vzduch jako oxidační činidlo: 2483 K“
- ^ „Teplota modrého plamene“. Archivováno z původního dne 16. března 2008. Citováno 5. dubna 2008.„Vodík ve vzduchu: 2 400 K, vodík v kyslíku: 3 080 K“
- ^ A b Tilden, William Augustus (1926). Chemický objev a vynález ve dvacátém století. Adamant Media Corporation. p. 80. ISBN 978-0-543-91646-4.
- ^ Hofmann, A. W. (1875). „Zpráva o vývoji chemického umění za posledních deset let“. Chemické novinky. Výrobní lékárny.
- ^ Griffin, John Joseph (1827). Praktické pojednání o použití foukače v chemické a minerální analýze. Glasgow: R. Griffin & Co.
- ^ „Proces Verneuil“. Encyclopaedia Britannica. 22. října 2013. Citováno 11. července 2018.
- ^ P. N. Rao (2001), „24.4 Svařování kyslíkem“, Technologie výroby: slévárenství, tváření a svařování (2. vyd.), Tata McGraw-Hill Education, s. 373–374, ISBN 978-0-07-463180-5, archivováno z původního dne 27. června 2014
- ^ A b Ball, Philip (10. září 2007). „Hořící voda a další mýty“. Novinky @ příroda. Springer Nature. doi:10.1038 / novinky070910-13. ISSN 1744-7933. S2CID 129704116.
- ^ A b C Ball, Philip (2006). „Jadernému odpadu se dostává pozornosti hvězd“. Novinky @ příroda. doi:10.1038 / novinky060731-13. ISSN 1744-7933. S2CID 121246705.
- ^ Weimar, Carrie (7. května 2007). „Snubbed by Mainstream, Scientist Sues“. St. Petersburg Times. Citováno 3. února 2011.
- ^ Poel, L. W. (duben 1949). "Klíčení a vývoj vřesu a koncentrace vodíkových iontů média". Příroda. 163 (4147): 647–648. Bibcode:1949Natur.163..647P. doi:10.1038 / 163647b0. ISSN 1476-4687. S2CID 4124043.
- ^ Schadewald, R.J. (2008). Své vlastní světy: Stručná historie zavádějících myšlenek: kreacionismus, flat-earthismus, energetické podvody a Velikovského aféra. Xlibris USA. ISBN 978-1-4628-1003-1. Citováno 11. července 2018.
- ^ Simpson, Bruce (květen 2008). „Důkaz, že HHO je podvod“. Aardvark denně. Archivováno od originálu 11. února 2012. Citováno 12. února 2012.
- ^ Vodou poháněná auta: Vodíkový elektrolyzér Mod nemůže zvýšit MPG Archivováno 20. března 2015, v Wayback Machine „Mike Allen, 7. srpna 2008, Popularmechanics.com