Капиллярно-конденсированная вода и вихревой теплогенератор
К.х.н. О. В. Мосин
Водородная энергетика и движки внутреннего сгорания на базе воды и водорода. Капиллярно-конденсированная вода и вихревой теплогенератор Часть 3
Сейчас поведаем о другом предполагаемом механизме получения термический энергии в движках на воде, предложенном нашим соотечественником академиком Б. В. Дерягиным, который полжизни предназначил исследованию капиллярной воды, погиб в 1995 г., когда ему оставалось сделать всего один шаг для разъяснения того, как работают водяные заменители бензина.
Развивавшиеся представления о наличии в водянистой воде сложных структур — динамических ассоциатов (Н20)n полимеризации воды в полях вращения смыкаются с представлениями школы академика Б. В. Дерягина о свойствах капиллярно-конденсированной воды (ККВ). В статье, посвященной памяти академика, изготовлена попытка классификации данных по структуре и свойствам ККВ и в особенности подчеркивается роль наружных силовых полей и неравновесности процессов (СВЧ, ультразвука, кавитации, капиллярной конденсации и др.) на образование в воде ассоциатов и ее «полимеризацию», ведомую к переходу воды в жидкокристаллическое состояние.
Переход в такое состояние струи воды при СВЧ обработке, как показано, может даже приводить к возникновению у водянистой воды хрупкости — характеристики, присущего только жестким телам. Возникновение хрупкости обуславливается тем, что время релаксации сдвиговых напряжений в таковой воде растет до ~10.5 сек, в то время как в обыкновенной воде оно составляет -10-11(10 в минус 11 степени) сек. В особенности это проявляется поблизости гидрофильных поверхностей.
Также увидено, что в процессе электролиза в водяных смесях поблизости серебряного электрода в итоге «полимеризации» воды происходит ее уплотнение до 1,5 г/см3 на толщине в 3-4 монослоя молекул, примыкающих к электроду. А уплотнение вещества без увеличения давления значит возрастание в нем энергии связи, которое должно сопровождаться выделением тепла.
Начальные результаты исследовательских работ Б. В. Дерягиным так именуемой «аномальной» воды, приобретенной при капиллярной конденсации, не получили научного признания. После недлинного бума-шума 60-х годов с «аномальной» капиллярной водой были годы критики и скептицизма. Специалисты утверждали, что он был обоснован обнаружением значимых уровней неорганических загрязнений в ККВ. Появилось мировоззрение, что Дерягин с сотрудниками изучают не воду, а смеси неконтролируемого состава. И только когда исследователи задумались о вероятной положительной роли таких «загрязнений», пришло новое осознание явления. Ведь в природе не существует совершенно незапятанной воды, как не существует воды без динамических ассоциатов (Н20)n в ней.
Естественно, появился вопрос, не могут ли атомы неорганических примесей в воде играть какую-то роль при «полимеризации» ассоциатов (Н20)n, именуемых еще кластерами, когда они образуют структуры типа многоугольников с числом сторон n до 100. Кластер при электрических возбуждениях ведет себя как единое целое, а при отщеплении электрона ионизируется либо вступает в хим связь.
Исследователями способами ИКи KP-спектроскопии было выявлено, что кластеры при n > 6 уже не имеют кольцевой структуры и владеют 0-Н-связью, которая является донором протонов. Эта связь очень активна, и средством ее кластеры с n 6 могут вступать в разные соединения, образуя молекулярные комплексы, в том числе с примесными атомами, имеющими незаполненные орбитали V -типа.
По воззрению исследователей, при образовании ККВ, главным способом получения которой является конденсация недонасыщенных паров воды на поверхности свежевытянутых кварцевых капилляров в вакууме, происходит «выщелачивание» водой из кварца атомов кремния. Они, взаимодействуя с кластерами (Н20)n >6, образуют молекулярные комплексы Si-(Н20)n. Подразумевается, что при всем этом происходит перенос электрической плотности с О -Н -связи, являющейся двойным донором, на свободную орбиталь атома кремния. В итоге осуществляется семипольная (одноэлектронная) связь и появляется сильный комплекс с переносом заряда. При всем этом свободная орбиталь атома кремния выступает в качестве акцептора.
Энергия связи таких комплексов добивается 2,2 эВ на атом кремния. Вправду, потенциал ионизации кластера, определяемый энергией 0-Н -связей, составляет ~ 4 эВ, а энергия электрического сродства кремния -1,8 эВ.
При образовании комплекса эта энергия выделятся методом излучения фотона. Энергии фотона 2,2 эВ соответствует желтоватая область спектральных линий, и это разъясняет желтую расцветку капиллярной воды.
Так как атом кремния Si имеет четыре свободные орбитали, то он может сразу вступать в связь с 4-мя кластерами. И при среднем значении числа молекул воды в кластере количество кремния, нужное для образования ККВ, составляет 0,3-3 ат%, что примерно соответствует его содержанию в ККВ.
Роль соединяющего звена в системе кластеров воды могут делать не только лишь атомы кремния, да и атомы ряда других неорганических веществ, к примеру щелочных металлов. Но кремний лучше.
Все это согласуется с мыслями Ю. А. Колясникова о роли кварца в формировании структуры воды, о которых говорилось в прошлом разделе.
Такая система «заполимеризовавшихся» кластеров обеспечивает ККВ не только лишь завышенную плотность, да и в 10 — 15 раз огромную, чем у обыкновенной воды, вязкость. Температура замерзания ККВ понижается до 173 К, а температура перехода ККВ в обыденное состояние с плотностью превосходит 800 К. Коэффициент диэлектрической проницаемости ККВ тоже возрастает на 25% по сопоставлению с обыкновенной водой, в итоге чего коэффициент преломления света в ККВ составляет 1,49 заместо 1,33 у обыкновенной воды. Повышение диэлектрической проницаемости ведет к возрастанию растворяющей возможности ККВ вследствие роста ее полярности.
Но невзирая на свою высшую термостойкость, ККВ в обыденных критериях (вне капилляров) получить не удавалось, а при выходе из капилляра она стремительно деградирует за счет разрыва водородных связей, превращаясь в обыденную воду. Потому не удавалось получить ее значимые количества.
Все же исследователи отмечают аналогию меж поведением ККВ и качествами метастабильных ассоциатов (Н20)n, образующихся в обыкновенной воде вне капилляров при воздействии на нее звуковых либо электрических полей.
Если энергия связи ассоциатов в вышеперечисленных кремний — молекулярных комплексах составляет 2,2 эВ, то для нагревания воды до кипения за счет выделения этой энергии связи при образовании комплексов довольно, чтоб в объеме этой воды слились в такие комплексы всего 10% молекул воды.
Все это укладывается в общую схему тепловыделения в вихревом теплогенераторе за счет образования дополнительных межмолекулярных связей в воде при ее вращении в вихревом потоке. Но такое тепловыделение отлично только для термического насоса, которому требуется трансформировать низкотемпературное тепло в высокотемпературное. Там же, где нет источника низкотемпературного тепла, такое тепловыделение будет оставаться иллюзией, ибо образующиеся молекулярные комплексы метастабильны и с течением времени распадаются уже с поглощением тепла из воды, что должно приводить к ее самопроизвольному остыванию без обмена теплом с окружающей средой, если обмен затруднен.