Вода и расплавленная соль: Вода и расплавленная соль: эксперимент на видео

Расплавленную соль в воду — Мастерок.жж.рф — LiveJournal

?

Расплавленную соль в воду
masterok
March 11th, 2016

У меня вот вопрос. По этой теме я нашел вот такие объяснение …

Явление, благодаря которому капли воды на раскаленной сковородке катаются, словно шарики ртути, а не испаряются мгновенно, физики называют эффектом Лейденфроста. Вот тут мы рассматривали подробнее эффект прыгающей капли. Испарение при этом происходит без пузырьков — только на границе тел, а не в объеме жидкости. Это происходит потому, что во время контакта жидкости с телом, нагретым до определенной температуры, между ними образуется слой пара, сильно препятствующий теплообмену. Такая температура называется точкой Лейденфроста. Для воды она составляет обычно чуть менее 200 градусов Цельсия.

При падении температуры нагретого тела ниже этой точки слой пара исчезает, жидкость приходит в непосредственный контакт с твердой поверхностью и скорость теплообмена резко увеличивается. При этом происходит взрывное вскипание во всем объеме жидкости.

Вот еще один горе-экспериментатор:

А вот почему тут ничего не происходит я не понял:

Многие утверждают, что в первом ролике очень важен состав соли и его структура. Только лишь из за определенного химического взаимодействия происходит взрывной эффект.

А вот посмотрите как на заводах металл льют в воду: http://news.tut.by/reporter/401989.html

На видео запечатлен момент, когда расплавленный металл сливается в специальный резервуар, где после ливня еще осталась вода. Можно увидеть не только фонтан искр, но и несколько небольших взрывов.

Tags: Химия

  • Синее пламя в воде

    Кто знает, что это? Люминол был синтезирован в Германии в 1902 году, но своё настоящее название получил позднее. Он представляет собой кристаллы…

  • Утонет ли урановый лом в ванне РТУТИ?

    Кто из динозавров интернета помнит мем «сам топи урановые ломы в ртути»? А мне вот попалась на глаза вот такая гифка. Согласитесь,…

  • Что пошло не так?

    Интересно. Вот он кинул что-то в колбу — ничего не произошло. А потом начал болтать и произошел какой-то взрыв чуть ли не с огненной вспышкой.…

Как хранить энергию. Расплавленная соль, сжатый воздух и супермаховик

Forbes подготовил обзор существующих практик, способных в перспективе решить одну из важнейших проблем электроэнергетики

Электроэнергетика — одна из немногих областей, в которой нет масштабного хранения произведенной «продукции». Промышленное хранение энергии и производство различного рода накопителей — следующий шаг в большой электроэнергетике. Сейчас эта задача стоит особенно остро — вместе со стремительным развитием возобновляемых источников энергии. Несмотря на бесспорные достоинства ВИЭ, остается один важный вопрос, который необходимо решить, прежде чем массово внедрять и применять альтернативные энергоносители. Хотя энергия ветра и солнца является экологически чистой, ее выработка имеет «прерывистый» характер и требуется хранение энергии для последующего использования. Для многих стран особенно актуальной задачей было бы получение технологий сезонного хранения энергии — из-за больших колебаний в ее потреблении. Издание Ars Technica подготовило список лучших технологий хранения энергии, мы расскажем о некоторых из них.

Закончили чтение тут

Гидроаккумуляторы 

Самая старая, отлаженная и распространенная технология хранения энергии в больших объемах. Принцип работы гидроаккумулятора следующий такой: имеется два резервуара для воды — один расположен над другим. Когда спрос на электроэнергию невелик, энергия использутеся для закачки воды в верхний резервуар. В пиковые часы потребления электричества вода сливается вниз, на установленный там гидрогенератор, вода крутит турбину и вырабатывает электричество.  

 

The Guangzhou pumped storage hydropower·Фото DR

В будущем Германия планирует использовать старые угольные шахты для создания гидроаккумуляторов, а немецкие исследователи работают над созданием гигантских бетонных сфер для гидронегерации, размещенных на дне океана. В России есть Загорская ГАЭС,  расположенная на реке Кунье у поселка Богородское в Сергиево-Посадском районе Московской области. Загорская ГАЭС — важный инфраструктурный элемент энергосистемы центра, участвует в автоматическом регулировании частоты и перетоков мощности, а также покрывая суточные пиковые нагрузки.

Как рассказал Игорь Ряпин, начальник департамента Ассоциации «Сообщества потребителей энергии» в рамках конференции «Новая энергетика»: Internet of Energy, организованной Энергетическим центром бизнес-школы «Сколково», установленная мощность всех гидроаккумуляторов в мире — порядка 140 ГВт, к преимуществам этой технологии относятся большое количество циклов и длительный срок работы, эффективность порядка 75-85%.  Однако для установки гидроаккумуляторов требуются особые географические условия и она является дорогостоящей.

Накопители энергии сжатого воздуха

Этот способ хранения энергии по принципу работы похож на гидрогенерацию — однако вместо воды в резервуары нагнетается воздух. При помощи двигателя (электрического или иного) воздух закачивается в накопитель. Для получения энергии сжатый воздух выпускается и вращает турбину. 

Фото Huntorf

Недостаток такого рода накопителей — низкий КПД из-за того, что часть энергии при сжатии газа переходит в тепловую форму. Эффективность не более 55%, для рационального использования накопитель требует много дешевой электроэнергии, поэтому на данный момент технология используется преимущественно в экспериментальных целях, общая установленная мощность в мире не превышает 400 МВт.

Расплавленная соль для хранения солнечной энергии

Расплавленная соль удерживает тепло в течение длительного времени, поэтому ее размещают на солнечных тепловых установках, где сотни гелиостатов ( больших сконценирированных на солнце зеркал) собирают тепло солнечного света и нагревают жидкость внутри — в виде расплавленной соли. Затем она направляется в резервуар, далее посредством парогенератора приводит во вращение турбину, так вырабатывается электроэнергия. Одним из плюсов является то, что расплавленная соль функционирует при высокой температуре — более 500 градусов по Цельсию, что способствует эффективной работе паровой турбины.

Фото SolarReserve

Эта технология помогает продлевать рабочее время, либо обогревать помещения и давать электричество в вечернее время.

Solana Generating Station·Фото Joshua Lott·Reuters

Подобные технологии используются в солнечном парке имени Мохаммеда ибн Рашида Аль Мактума — самая крупной в мире сети солнечных электростанций, объединенных в едином пространстве в Дубаи.

Проточные редокс-системы

Проточные батареи представляют собой огромный контейнер с электролитом, который пропускается через мембрану и создает электрический заряд. Электролитом может служить ванадий, а также растворы цинка, хлора или соленая вода. Они надежны, просты в эксплуатации, у них долгий срок службы. 

Sumitomo Electric’s Mega Solar Power·Фото Tomohiro Ohsumi·Bloomberg via Getty Images

Пока нет коммерческих проектов, общая установленная мощность — 320 МВт, в основном в рамках исследовательских проектов.  Главный плюс — пока единственная технология на батареях с длительной выдачей энергии — более 4 часов.  Среди недостатков — громоздкость и отсутствие технологии утилизации, что является общей проблемой для всех батарей. 

Sumitomo Electric Industries ·Фото Tomohiro Ohsumi·Bloomberg via Getty Images

Немецкая электростанция EWE планирует построить в Германии крупнейшую в мире проточную батарею на 700 МВт/ч в пещерах, где раньше хранили природный газ, сообщает Clean Technica.

Традиционные аккумуляторы

Это батареи, подобные тем, что работают в ноутбуках и смартфонах, только промышленного размера. Tesla поставляет такие батареи для ветряных и солнечных станций, а компания Daimler использует для этого старые автомобильные аккумуляторы.

Tesla Inc. Powerpack·Фото Patrick T. Fallon·Bloomberg via Getty Images

Термальные хранилища

Современный дом необходимо охлаждать — особенно в регионах с жарким климатом. Термальные хранилища позволяют в течение ночи заморозить хранящуюся к цистернах воду, днем лед тает и охлаждает дом, без использования привычного всем дорогостоящего кондиционера и лишних расходов электроэнергии.

 

Redding Electric Utility·Фото DR

Калифорнийская компания «Ice Energy» разработала несколько подобных проектов. Их идея заключается в том, что лед производится только во время непиковой нагрузки на электросети, а затем, вместо расхода дополнительной электроэнергии, используется лед для охлаждения помещений.

«Ice Energy» сотрудничает с австралийскими фирмами, которые собираются внедрять технологию «ледяного аккумулятора« на рынке. В Австарлии из-за активного солнца развито использование солнечных батарей. Сочетание солнца и льда увеличит общую энергоэффективность и экологичность домов.

Маховик 

Супермаховик — это инерционный накопитель. Запасенную в нем кинетическую энергию движения можно преобразовать в электричество с помощью динамо-машины. Когда возникает потребность в электричестве, конструкция вырабатывает электрическую энергию за счет замедления маховика.

 

Фото Beacon Power

 

Когда вы добавляете расплавленную соль в воду, происходит что-то безумное : ScienceAlert

** Обновление: Полное видео теперь готово!** Нет недостатка в странных и замечательных реакциях. Но иногда то, как взаимодействуют два, казалось бы, безобидных вещества, все еще может застать вас врасплох, например, драматический взрыв, когда The BackyardScientist выливает расплавленную соль в воду. Взгляните на его лицо после того, как он взорвал свой аквариум, и станет ясно, что это определенно 9.0007, а не того, что он ожидал.

Продолжайте смотреть, и вы увидите, что вся реакция замедлилась до славных 5000 кадров в секунду. И, если нам нужно напомнить вам, пожалуйста, не пытайтесь повторить это дома — TheBackyardScientist повезло остаться невредимым с этими босыми ногами.

Итак, с научной точки зрения, что здесь происходит, потому что соль + вода звучит как достаточно невинная комбинация, верно? Короткий ответ на этот вопрос: мы все еще не совсем уверены, но есть несколько довольно интересных возможных объяснений.

На самом деле, TheBackyardScientist выпустил этот тизер в надежде выяснить, что происходит, и отправил его на Reddit, чтобы получить ответы.

Сначала он попытался провести эксперимент, увидев нечто подобное в этом видео «Что мы сделали», где показано, как расплавленная соль вызывает небольшие взрывы в воде.

«Я должен был попробовать это сам. Мне было очень любопытно, почему он взорвался», — объясняет он на Reddit. Почему это такой сюрприз? Потому что с физической точки зрения соленая вода никогда не должна соприкасаться с водой благодаря так называемому эффекту Лейденфроста.

Этот эффект возникает, когда жидкость вступает в контакт с веществом, температура которого значительно превышает температуру ее кипения, и образует изолирующий слой пара. Это происходит с расплавленным алюминием, который TheBackyardScientist регулярно выливает в воду (и арбузы), чтобы сделать всевозможные красивые образования без взрывов.

Некоторые металлы, такие как олово, вызывают небольшие взрывы, но это потому, что их температура плавления очень низка (231,9 градуса по Цельсию). Но соль плавится при около 800 градусов Цельсия – почти на 200 градусов выше, чем алюминий, – а это значит, что она должна быть достаточно горячей, чтобы вызвать эффект Лейденфроста. Так почему же он все еще реагирует с водой?

Как обычно, сообщество Reddit выдвинуло несколько довольно обоснованных предположений с хорошим объяснением причины взрыва полуночного сыроеда:

«В замедленной съемке видно, что расплавленная соль мгновенно образует вокруг себя слой пара, когда ее выливают в воду. Это изолирует большую часть соли от охлаждения за счет эффекта Лейденфроста.

Паровой слой быстро перегревается, вызывая значительное и почти мгновенное повышение давления. На поверхности воды этот пар высокого давления может легко выйти наружу. Но по мере того, как капля расплавленной соли погружается глубже, сжатый пар удерживается водой вокруг нее. Это заставляет давление повышаться еще больше, даже быстрее, пока оно не преодолеет давление воды, сдерживающее его, и вы получите взрыв». 0009

Это логично, но остается вопрос, почему этого не происходит с алюминием, который имеет более низкую температуру плавления. Жюри еще не вынесено по этому поводу, но на данный момент ведущим объяснением является то, что это как-то связано с вязкостью соли и площадью поверхности, когда она взаимодействует с паром.

Обновление:  Полное видео готово, поэтому смотрите объяснение TheBackyardScientist ниже!

** Обновление:  Похоже, TheBackyardScientist убрал видео на данный момент – надеюсь, скоро появится более длинный эпизод, который ответит на все наши вопросы. Смотрите это место, мы добавим его, как только отснятый материал будет выпущен.**

физическая химия — Почему расплавленный NaCl взрывается, когда его выливают в воду?

спросил

Изменено
7 месяцев назад

Просмотрено
13 тысяч раз

$\begingroup$

Почему расплавленный $\ce{NaCl}$ взрывается, если его вылить в воду? 9\circ C}$, разница температур $= 780\ \mathrm{K}$)

Согласно одному любительскому видео на youtube, расплавленная соль взрывается, когда ее выливают в воду (ок. 2:15)

Что такое точная причина взрыва?

Автор видео считает, что это явление чисто физическое и вызвано тем, что вода нагревается, испаряется и расширяется в виде газа внутри проблеска очень горячей соли $\ce{NaCl}$. Но действительно ли там все происходит?

Другие возможные процессы, присутствующие в таком случае (это просто список, который приходит мне на ум):

  • быстрая кристаллизация $\ce{NaCl}$
  • химическая реакция между $\ce{Na}$ и водой: $$\ce{2 Na (т) + 2 h3O (ж) -> 2 NaOH (водн.) + h3 (г)}$$ (вызывает взрыв, если $\ce{Na}$ вставляется в $\ce{h3O}$)
  • реакция между $\ce{Cl}$ и водой: $$\ce{Cl2 + h3O -> HOCl + HCl}$$
  • быстрая растворимость горячего $\ce{NaCl}$ в воде
  • термическое разложение (термолиз) $\ce{h3O}$ на одноатомный или двухатомный водород и кислород и последующие реакции.

Также автор не может объяснить, почему не происходит взрыва ни тетрабората натрия, ни карбоната натрия, когда каждый из них в расплавленном состоянии выливается в воду.

  • физико-химия
  • вода
  • ионные соединения
  • взрывчатые вещества

$\endgroup$

12

$\begingroup$

Поймите, что хлорид натрия не состоит из металлического натрия и газообразного хлора, а из ионов натрия и ионов хлорида , удерживаемых вместе ионными взаимодействиями. В этих термических условиях (ожижение) соединение не будет разлагаться на свои элементы, и поэтому все предложенные вами реакции, включающие элементарный хлор или натрий, не могут протекать.

Растворение хлорида натрия в воде не является ни сильно экзотермическим, ни сильно эндотермическим, поэтому любые эффекты, связанные с растворением, незначительны.

Также обратите внимание, что вы пренебрегли важной переменной в своих расчетах. Насколько я могу судить, вы вычисляете только то, как достичь точки плавления горячего твердого хлорида натрия. \circ C}$ и вскипятить ее.

Итак, учитывая все обстоятельства: Основной вклад во взрыв — это быстрый нагрев воды, включая кипение, приводящий к сильно сжатому газообразному $\ce{h3O}$, который расширяется со взрывом. Это согласуется с рекристаллизацией $\ce{NaCl}$, на долю которой приходится немалая часть добавленной энергии, но которая технически уже присутствует в расплавленном $\ce{NaCl}$. Все остальные процессы незначительны или невозможны.

$\endgroup$

4
9{−1}}$

Энергия, необходимая для испарения $18~\mathrm{g}$ $\ce{h3O}$ ($20\mathrm{°C} — 100\mathrm{°C}$), составляет примерно $46,7~\mathrm{kJ}$ .

Таким образом, $58~\mathrm{g}$ $\ce{NaCl}$ из $801\mathrm{°C}$ могут испарить $21,8~\mathrm{g}$ воды с $20\mathrm{°C}$, что даст примерно $27 $ литров пара. Этого достаточно, чтобы произвести какой-нибудь взрыв. Однако, действительно ли произойдет взрыв, зависит также от того, насколько быстро теплота перейдет от расплавленной соли к воде. Высокая вязкость расплавленной соли, т.е. будет препятствовать быстрой передаче тепла.

$\endgroup$

2

$\begingroup$

Посмотрев видео, становится ясно, что в последнем эксперименте небольшая область воды вокруг очень горячей расплавленной були NaCl превращается в пар, который быстро расширяется, и ударная волна вызывает взрыв аквариума. Это должно произойти, поскольку в расплавленной соли осталось достаточно энергии, чтобы полностью испарить слой воды рядом с ней, даже если тепловая диффузия (теплопроводность) в воде уносит тепло, и любые пузырьки пара будут пытаться подняться из воды. . Образовавшийся пар, вероятно, также перегрет расплавленной солью с температурой > 800°C и будет продолжать расширяться после того, как вода закипит. Причина того, что более холодная, но все же жидкая соль не испарила достаточно воды, чтобы треснуть резервуар, вероятно, заключается в том, что теплопроводность охлаждает расплав, а также отводит тепло от воды, окружающей буль, и это побеждает нагревание достаточного количества воды для испарения. любое повреждение. Между прочим, расплавленная соль, вероятно, имеет молекулярную природу; в расплаве нет воды для создания ионов. Молекулярный NaCl (как двухатомная молекула) хорошо известен в паровой фазе, и его спектроскопия хорошо изучена, так как NaI является йодным эквивалентом.

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Я довольно сильно подозреваю, что это кулоновый взрыв .

Это явление было недавно описано для объяснения сильного взрыва щелочных металлов в воде. Взрыв щелочных металлов в воде имеет некоторые общие свойства со взрывом расплавленной соли, а именно:

  • он чрезвычайно быстрый и сильный — намного быстрее, чем ожидалось
  • аналогичный набор альтернативных объяснений (давление пара, горение водорода) был предпринят, но не было показано, что он работает

Поскольку расплавленная соль также является проводником, здесь может происходить нечто подобное.

Одно важное наблюдение, подтверждающее это, заключается в том, что взрыв расплавленной соли происходит только тогда, когда соль нагревается выше определенной температуры. Недостаточно, чтобы соль была просто расплавлена. Если соль ниже этой температуры, реакции почти нет (кроме пара). Но когда выше этой температуры, происходит совершенно другая и взрывоопасная реакция. Это легко увидеть в различных попытках на видео ОП. Третья попытка (в которой он сделал соль «действительно горячей») — единственная, которая взорвалась.

Взрыв произойдет, если сила отталкивания скопившегося заряда в соли превысит поверхностное натяжение жидкой соли. И мне кажется вероятным, что и сродство соли к электрону, и ее поверхностное натяжение зависят от температуры. Если сила ниже поверхностного натяжения, соль будет держаться вместе, в конечном итоге охлаждаясь. Если сила выше поверхностного натяжения, соль взорвется. Это согласуется с наблюдением.

Это также дает возможное объяснение того, почему такой же взрыв не происходит для тетрабората натрия или карбоната натрия.