Электролиз воды

[Ксей]

AkTeDRiN в сообщении #198415 писал(а):

Давайте попробуем разобраться по порядку.

Мы тратим некоторое количество энергии полученной от сгорания бензина на то чтобы, методом электролиза, преобразовать воду в газ. При сгорании полученного газа мы получаем энергии немного меньше чем затратили на электролиз. Но газ намного легче воспламеняется чем бензин ! Добавляя небольшое количество газа, в цилиндры двигателя, мы значительно улучшим процесс возгорания бензина. И думаю если правильно отрегулировать смесеобразование и момент зажигания можно действительно добиться значительной экономии. Газ в данном случае не топливо !

До этого сообщения я не очень понимал , что за вечный двигатель здесь рассматривается. Но теперь то все понятно - речь о присадке к бензину в виде водорода.
Разговор о том, есть в этом смысл или может быть нет.

[AkTeDRiN]

GraNiNi писал(а):

А чем в цилинде, по-вашему, будут заполнены остальные 349 мл его объема?

http://scootershop.net.ua/pages/?id=53

[GraNiNi]

AkTeDRiN писал(а):

GraNiNi писал(а):

А чем в цилинде, по-вашему, будут заполнены остальные 349 мл его объема?

http://scootershop.net.ua/pages/?id=53

А своими словами - можете?

[barga44]

В США по данным на начало 1998 г. средний уровень внутренней добычи нефти 6,4 млн. барр. (862,77 тыс. т) в день.
http://www.iskran.ru/russ/works98/korneev1.html
Потому ТоптуновПотапов - это балабол.

[geomath]

barga44 писал(а):

В США по данным на начало 1998 г. средний уровень внутренней добычи нефти 6,4 млн. барр. (862,77 тыс. т) в день.
http://www.iskran.ru/russ/works98/korneev1.html
Потому ТоптуновПотапов - это балабол.

Данные у Вас какие-то устаревшие. Приведите что-нибудь поновее.

[AkTeDRiN]

GraNiNi писал(а):

А своими словами - можете?

Могу конечно.

Вопрос звучал так:

GraNiNi писал(а):

А чем в цилинде, по-вашему, будут заполнены остальные 349 мл его объема?

Во первых откуда цифра 349 ?
По моему мнению, в момент подачи искры зажигания топливная смесь занимает меньше 10% объёма цилиндра. Причём подчеркну, что именно топливная смесь, а не бензин. После сгорания остальной объём заполняют выхлопные газы, которые и приводят в движение поршень.

[Ксей]

Ксей в сообщении #198926 писал(а):

Но теперь то все понятно - речь о присадке к бензину в виде водорода.
Разговор о том, есть в этом смысл или может быть нет.

Интересно как относятся автопроизводители к таким экспериментам пользователей. Кажется всё возможное из мотора выжато и единственное что может сделать пользователь для повышения экономичности это освободиться от лишнего груза и придерживаться оптимального скоростного режима.

[ВОДОЦИКЛ]

А. Про моторы: на ТВЦ две недели назад вскользь показали людей из Науч –иссл Лаборотории Двигателестроения (похоже что частная): сотрудник держал в руках цилиндр в 14 кг, якобы мотор на 111 л с.

Б. ЭЛЕКТРОЛИЗ – всё ещё жгучая тема:
Народ по электролизу, ну что затосковали – приуныли, где застрельщики? Ну вспомнили, что затрат на производство Н2 меньше, чем прока от него. Но это ведь сегодня. А завтра обнаружится некое новое – ведь нет пределов со-вершенства. И КПД пойдёт в гору.
Чёткие данные ТоптуновПотапова в его Заметке на с. 11 соотносят теплоту сгорания Н2 и затраты на его производство при текущем «уровне развития цивилизации». Пробую сопоставить иное:

А. Полезное - теплоту сгорания Н2
Б. Затраты в идеальном процессе электролиза воды

Наткнулся на нестыковки и прочитал насыщенные жаждой истины преды-дущие 11страниц. Со временем осознал что эмоции не инструмент, поэтому везде где можно – вычисляю. Суть нестыковки:

1. ТЕРМОДИНАМИКА - Пути процессов
Доказано предками – всякими Клазиусами - и не опровергнуто потомками, что :
1.1. При равновесных процессах результат движения системы частиц не за-висит от пути, а в неравновесных процессах - зависит.
1.2. При равновесных процессах разность энергий между двумя состояния-ми системы минимальна. И якобы нельзя найти некий неравновесный путь в котором разность энергий между двумя состояниями системы меньше чем вдоль равновесного пути. Например электролиз воды вдоль равновесного пути потребляет 1.23 эВ. А вдоль неравновесного пути потребление энергии всегда больше.

2. ЦИКЛ: СГОРАНИЕ газов – ЭЛЕКТРОЛИЗ воды

При сгорании одного моля водорода Н2 в молекулярном кислороде:
- Потребляется полмоля кислорода О2
- Выделяется 286 кДж/моль тепла
- Образуется 1 моль воды в некой фазе.

Разложим равновесно этот моль воды в электролизёре – т.е при 1,23 В.
Для этого надо пропустить ток, соответствующий двум молям протонов Н+ с зарядом 1,60210•10-19 Кл каждый. Затраты энергии Ез:

Ез = 1,23 В * 1,60210•10-19 Кл * 2 * 6,022Е23 = 236,46996 кДж/моль воды

В результате выделяется 1 моль Н2 и полмоля кислорода О2.
А при сжигании этого 1 моля Н2 Выделяется 286 кДж/моль тепла – на 21 % больше…

В чём тут трюк? Как бы всё прямолинейно – прозрачно, нет места для «кривизны»…Где спряталась фишка?

[Ксей]

ВОДОЦИКЛ в сообщении #199275 писал(а):

А при сжигании этого 1 моля Н2 Выделяется 286 кДж/моль тепла – на 21 % больше… Где спряталась фишка?

И Вы про вечный двигатель, у Вас тоже не денег на бензин?

[GraNiNi]

AkTeDRiN в сообщении #199186 писал(а):

По моему мнению, в момент подачи искры зажигания топливная смесь занимает меньше 10% объёма цилиндра. Причём подчеркну, что именно топливная смесь, а не бензин.

Газ (пар) - не жидкость, он занимает весь объем цилиндра, но никак не его часть (10%).
По-вашему получается газ лежит на дне цилиндра, а над ним 90% пустоты, то есть вакуум?

[Ксей]

GraNiNi в сообщении #199319 писал(а):

Газ (пар) - не жидкость, он занимает весь объем цилиндра, но никак не его часть (10%).
По-вашему получается газ лежит на дне цилиндра, а над ним 90% пустоты, то есть вакуум?

AkTeDRiN Вас подловил , в момент поджига поршень в верхней точке, а степень сжатия в бензиновом моторчике кажется 5. Т.е. смесь занимает 20% объема цилиндра.
Полезно хоть в википедию заглядывать.

[GraNiNi]

Ксей, речь шла об объеме газа, подаваемом в цилиндры до сжатия.
А сжать газ в цилиндре (степень сжатия) можно и в 10 раз и даже в 30.

[ТоптуновПотапов]

ВОДОЦИКЛ писал(а):

Чёткие данные ТоптуновПотапова в его Заметке на с. 11 соотносят теплоту сгорания Н2 и затраты на его производство при текущем «уровне развития цивилизации». Пробую сопоставить иное:

А. Полезное - теплоту сгорания Н2
Б. Затраты в идеальном процессе электролиза воды

1. ТЕРМОДИНАМИКА - Пути процессов
Доказано предками – всякими Клазиусами - и не опровергнуто потомками, что :
1.1. При равновесных процессах результат движения системы частиц не за-висит от пути, а в неравновесных процессах - зависит.
1.2. При равновесных процессах разность энергий между двумя состояния-ми системы минимальна. И якобы нельзя найти некий неравновесный путь в котором разность энергий между двумя состояниями системы меньше чем вдоль равновесного пути. Например электролиз воды вдоль равновесного пути потребляет 1.23 эВ. А вдоль неравновесного пути потребление энергии всегда больше.

2. ЦИКЛ: СГОРАНИЕ газов – ЭЛЕКТРОЛИЗ воды

При сгорании одного моля водорода Н2 в молекулярном кислороде:
- Потребляется полмоля кислорода О2
- Выделяется 286 кДж/моль тепла
- Образуется 1 моль воды в некой фазе.

Разложим равновесно этот моль воды в электролизёре – т.е при 1,23 В.
Для этого надо пропустить ток, соответствующий двум молям протонов Н+ с зарядом 1,60210•10-19 Кл каждый. Затраты энергии Ез:

Ез = 1,23 В * 1,60210•10-19 Кл * 2 * 6,022Е23 = 236,46996 кДж/моль воды

В результате выделяется 1 моль Н2 и полмоля кислорода О2.
А при сжигании этого 1 моля Н2 Выделяется 286 кДж/моль тепла – на 21 % больше…

В чём тут трюк? Как бы всё прямолинейно – прозрачно, нет места для «кривизны»…Где спряталась фишка?

Фишка спряталась в фазовом переходе. Не стоит расчитывать теплоту реакции сгорания водорода в кислороде с жидкими продуктами реакции. Эти лишние 21% берутся из теплоты фазового перехода парообразной воды в жидкую и тепла выделяющегося из продуктов реакции при охлаждении их от температуры горения до температуры конденсации (100 С).
Другими словами теплота, которая выделяется при горении водорода, составляет именно 236,5 кДж/моль. Если хотите могу детально расчитать, сколько будет тепла при парообразной воде, при жидкой и при твердой. И вообще при любой температуре.

Ксей писал(а):

До этого сообщения я не очень понимал , что за вечный двигатель здесь рассматривается. Но теперь то все понятно - речь о присадке к бензину в виде водорода.
Разговор о том, есть в этом смысл или может быть нет.

Смысл есть если:
1.Все технические средства для получения водорода бесплатны.
2. Отсутствуют расходные материалы или ввиду их мизерной себестоимости могут быть приравнены к нулю.
3.Технические средства не требуют никакого обслуживаия на всем сроке эксплуатации.

По мне так бензиновый двигатель в своем виде на 2000 год, более уже не может быть кардинально усовершенствован. Керамические части, сверхтвердые, жаростойкие, сверхпрочные материалы не дают и не дадут сколь нибудь весомой экономии, мощности, долговечности. Все что можно придумать уже придумано. Хотите сэкономить - садитесь на малолитражку, уверен, без всякого гемора с водородом будет двукратная экономия.

Возвращаясь к теме топика - поиска некоего "катализатора" который якобы снижает расход энергии при эелетролизе до величин нарушающих основные законы термодинамики замечу, что принципиально это не достижимо, по крайней мере в рамках теорий и прктических исследований имеющих надежные данные. Автор явно задал вопрос не на том форуме, тут сидят люди имеющие классическое фундаментальное образование.

[Ксей]

ТоптуновПотапов в сообщении #199795 писал(а):

По мне так бензиновый двигатель в своем виде на 2000 год, более уже не может быть кардинально усовершенствован.

Я бы не стал так категорично.
В воздухе 80% азота , этот балласт снижает температуру горения и соответственно кпд.
Возможно, со временем будет экономически оправданным, заправляться не только бензином, но и кислородом.

[ВОДОЦИКЛ]

ТоптуновПотапов, спасибо за ответ.

А. Давайте сравним расчёты. Моя трактовка такая:

1. Сгорание Н2
В химической термодинамике если не приводят условия, то имеются ввиду нормальные условия. Например если просто пишут

При сгорании одного моля водорода образуется 286 кДж
2Н2+О2=2Н2О+285,8 кДж (2г Н2 + 16г О2 = 18г Н2О)

то имеют ввиду следующее:

На старте при нормальных условиях имеется моль Н2 и полмоля О2. Самопроизвольно или с затратой пренебрежимо малой энергии инициатора газы вступают в реакцию например в неизменном объёме - изохорически и адиабатически – без отвода энергии вовне. Если принять что образуются при этом молекулы воды, то тогда выделяемой энергии достаточно для их нагрева выше пяти тысяч гр, при которой они снова термически расщепляются на газы.
Поэтому будем вести процесс изобарически и изотермически с отводом теп-ла. Вот отводимое тепло и будет равно Есг = 286 кДж/моль воды.
В результате получим моль воды при нормальных условиях и отведённых Есг = 286 кДж/(моль воды). Это моя трактовка, в публикациях не обнаружил чёткого изложения.

2. Электролиз воды
Точнее говоря он протекает также с участием разных фаз:
- Равновесный электролиз жидкости с выделением у электродов О2 и Н2.
- «Испарение» О2 и Н2 из электролита.

2.1. Затраты энергии на электролиз Ез:
Ез = 1,23 В * 1,60210•10-19 Кл * 2 * 6,022Е23 = 236,46996 кДж/моль воды

2.2. Энергия вывода О2 и Н2 - «Испарение» О2 и Н2 - из электролита Евыв не известна. В принципе газы выходят из воды сами при их концентрациях выше концентрации насыщенных растворов. Можно предположить, что Евыв на порядок ниже энергии испарения воды Еисп = 40,593168 кДж/моль.

2.3. Разница между Ез = 236 кДж/(моль воды)
и энергией сгорания Н2 Есг = 286 кДж/(моль воды) подозрительно
близка к теплоте испарения - конденсации воды
Еисп = 40,59 кДж/(моль воды)…
Но если думать в этом направлении, то надо ещё добавить тепло, выделяемое при охлаждении от 100 гр до нормальной т-ры 25 гр:
Для нагрева 1 г воды на 1 гр кажется при нормальных условиях затрачивается 1 кал – это определение калории. На нагрев 1 моля – 18 г воды – на 1 гр затратится 18 кал или 18/0.239 = 75,31381 Дж, а для нагрева от 25к до 100 гр –
Ен = 75,31381*75 = 0,5649 кДж/моль воды
Тем самым сумма Еисп + Ен = 41,11 кДж/(моль воды) не много больше разности теплоты сгорания Н2 Есг и затрат на электролиз моля воды Ез.

Б. Расщепление воды в вакууме и в электролите

Удивляет такое сопоставление: энергия отрыва Н от Н2О при электролизе воды минимум в 4 раза меньше, чем энергия отрыва Н от одиночной молекулы воды Н2О (в вакууме) Еотр1 = 493.4 kJ/mol, см. :
P. Maksyutenko, T. R. Rizzo, and O. V. Boyarkin, A direct measurement of the dissociation energy of water, J. Chem. Phys. 125 (2006) 181101.
Точнее: электролиз жидкой воды идёт при 1.23 В, причём энергия распределяется в некой пропорции (зависящей от рН электролита) между энергией выделения Н2 и О2. Только доля от 1.23 В, зависящей от рН электролита, тратится на производство Н2. А Еотр1 = 493.4 kJ/mol в пересчёте на эВ соответствует
Еотр1 = 5,121 эВ/частица ( 1 кДж/моль = 1,03786Е-2 эВ/частица )

На первый взгляд энергия расщепления молекулы в жидкой воде в эпсилон = 81 раз должна быть меньше: условно покрасим некие молекулы воды в зелёный цвет и поместим в воду. Тогда силы между составляющими зелёной молекулы ослабевают в эпсилон раз. А 1.23 В не в 81 раз меньше 5,121 эВ/частица.
Сносного изложения электролиза жидкой воды пока не обнаружил, хотелось бы разобраться в основных явлениях.

В. ТоптуновПотапов, дайте пожалуйста вашу трактовку баланса энергий по циклу жидкость – газы – жидкость.