Твердый источник азота для дыхательных смесей. Твердый азот
Твердый азот - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Твердый азот
Cтраница 1
Твердый азот существует в двух видах: в виде порошка и в виде льда. Литр воды при 0 растворяет всего 23 6 см3 азота. [1]
Твердый азот существует в двух видах: в виде порошка и в виде льда. Его кристаллическая решетка слагается из молекул Na. Литр воды при 0 растворяет всего 23 6 ом3 азота. [2]
Твердый азот существует в двух модификациях. Кубическая а-форма при температуре - 237 5 С переходит в менее плотную гексагональную 3-форму. [4]
При температуре твердого азота в спектральном распределении катодолюминесценции ( рис. 39, 2) наблюдается структура, которая коррелирует со структурой катодолюминесценции при Т 11 К. [5]
Средние удельные теплоемкости твердого азота ниже и выше 35 К приняты равными соответственно 7, 8 и 9 1 кал / г-моль. [6]
При температуре 35 61 К твердый азот претерпевает полиморфное превращение ДЯ 54 71 кал, и прирост энтропии составляет AS 54 71 / 35 61 1 536 кал / ( моль. [7]
При температуре 35 61 К твердый азот претерпевает полиморфное превращение ДЯ228 907 Дж / / моль, и Д5 228 907 / 35 616 42 Дж / моль - К. [8]
Анализ ИК-спектров димеров воды в твердом азоте при 20 К позволяет сделать выводы относительно их структуры. [10]
Измерена С и другие свойства от температуры твердого азота до 400 - 500 К. [11]
Экспериментально была установлена значительная величина механического уноса твердого азота из регенераторов. Так, в выходящем из регенераторов водороде при 30 К количество азота превышало в четыре раза рассчитанное по упругости паров над кристаллом. [12]
Кристаллическое строение окиси углерода одинаково со строением твердого азота. Дипольный момент СО очень мал. [13]
Имеется несколько работ [103, 105, 106, 107, 108], посвященных измерению теплоемкости жидкого и твердого азота. Первыми исследовали ее Эйкен [103] в интервале температур 16 5 - 72 7 К и Кеезом и Камер-линг Оннес [106] - от 15 3 до 76 5 К. В дальнейшем Клюзиус [107] провел эксперименты в интервале 10 4 - 73 5 К и Джиок и Клайтон [105] - от 15 8 до 77 7 К. В 1959 г. Клюзиус, Сперандио и Писберген [109] определили теплоемкость изотопов азота - 14N 2 и 15N 2 в твердом и жидком состоянии в интервале температур 11 - 69 К. [14]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Твердый азот - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Твердый азот
Cтраница 3
Однако конструкции этой лампы, в частности ее криостату, свойственны некоторые недостатки. Свет, выходящий из капилляра, обязательно должен пройти через толщу жидкого или твердого азота, где он частично поглощается - тем самым снижается освещенность поля интерферометра. Необработанные цилиндрические стенки дьюаровского сосуда искажают изображение светящегося отверстия капилляра - в результате не создается фотометрически равномерной освещенности поля интерферометра. [31]
Имеются еще три работы, в которых косвенно подтверждается существование циклических димеров в важном случае метанола. Ван Тил, Беккер и Пиментел [2098] получили ИК-спектры метанола, растворенного в твердом азоте при 20 К и отождествили частоты димера, тримера и тетрамера. [33]
При низких концентрациях азота и окиси углерода в исходном газе отделитель жидких примесей не нужен. В первом реверсивном теплообменнике производится охлаждение до температур, при которых начинается быстрое отложение твердого азота. [34]
В табл. 32 приведены значения сдвига ( по отношению к частоте мономерной воды в твердом азоте) и примерная полуширина этих полос. [35]
В статье рассматриваются способы очистки водорода в крупных промышленных установках для получения дейтерия путем ректификации при 20 К. Главное внимание уделено обеспечению непрерывной сублимации твердых примесей, особенно в интервале температур 63 - 20 К, где возможны отложения твердого азота. [36]
Устойчивой модификацией азота является молекулярный азот Na, при обычных условиях - трудносжижаемый бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса, критическая температура его - 146 С. Жидкий азот не магнитен и не проводит электрический ток. Твердый азот - это большие белоснежные кристаллы, которые при соприкосновении с воздухом плавятся, поглощая кислород. Растворимость азота в воде мала ( - 2 об. доли, %), при возрастании давления растворимость азота увеличивается. [37]
Твердый азот диморфен: а-модификация - ГЦК, а 0-форма имеет ГПУ - структуру. Обе модификации молекулярные, между молекулами действуют слабые силы Ван-дер - Вааль-са. Азот плохо растворим в воде и органических растворителях. [38]
Они разработали так называемый метод матричной изоляции - метод быстрого замораживания газовой смеси вещества с Н - связью и большого количества инертного газа ( например, N2) при температуре, при которой не происходит диффузии. Твердый азот образует жесткую матрицу, в которой изолируются всеформы ассоциации, существовавшие в момент конденсации. Особое достоинство этого метода состоит в том, что полосы поглощения VA. Проблема разделения перекрывающихся полос, таким образом, не возникает. Здесь применима обычная низкотемпературная аппаратура, но нужен тщательный контроль температуры, чтобы предупредить диффузию в матрице во время конденсации или съемки спектра. [39]
Нил Сюлливен ( Neil Sullivan) - новозеландец и бывший ученик Паунда в Гарварде - пробыл у нас почти десять лет. Большинство его работ было посвящено тщательному изучению фазовых переходов в смесях твердого орто-и пара-водорода, а также твердого азота с разными примесями. [40]
Очистка газа от азота является более трудной задачей. Обычно в водороде содержится - 0 5 % азота по объему. При коэффициенте ожижения, равном 25 %, на каждый литр сжиженного водорода через машину надо пропустить 3 14 м3 газообразного водорода, и если содержание примеси равно 0 5 %, то это даст при вымораживании - 20 0 твердого азота. Таким образом, при ожижениц, скажем, 10 л водорода в машине накопится - 100 - 200 см3 твердых примесей, которые могут легко закупорить полностью или частично трубки высокого давления и вентили. Кроме того, что более важно, эти примеси, отлагаясь на внутренней поверхности трубок теплообменников, уменьшают коэффициент теплопередачи. [42]
Очистка газа от азота является более трудной задачей. Обычно в водороде содержится - - - 0 5 % азота по объему. При коэффициенте ожижения, равном 25 %, на каждый литр сжиженного водорода через машину надо пропустить 3 14 м3 газообразного водорода, и если содержание примеси равно 0 5 %, то это даст при вымораживании - 20 г твердого азота. Таким образом, при ожижении, скажем, 10 л водорода в машине накопится - 100 - 200 СМА твердых примесей, которые могут легко закупорить полностью или частично трубки высокого давления и вентили. Кроме того, что более важно, эти примеси, отлагаясь на внутренней поверхности трубок теплообменников, уменьшают коэффициент теплопередачи. [43]
В поле со сферической симметрией q - О и чистого квадрупольного спектра не наблюдается. В такой молекуле, как 14N2, градиент поля в каком-либо из ядер определяется расположением других зарядов в молекуле, особенно р-электронов. В твердом же веществе при достаточно низких температурах молекулы должны занимать более или менее фиксированные положения и средняя величина градиента поля для ядра не равна нулю. Твердый азот при 4 2 К фактически дает простую чистую квадрупольную резонансную линию при частоте 3 5 Мгц. [44]
Жидкий азот не магнитен, электричества не проводит. При соприкосновении с воздухом они поглощают О2 и плавятся, образуя смесь жидкого азота и жидкого кислорода. Твердый азот получается или охлаждением жидкого азота жидким воздухом или быстрым испарением жидкого азота в вакууме. [45]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Твердый азот - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4
Твердый азот
Cтраница 4
Необходимый для предварительного охлаждения жидкий азот поступает в ожижитель по трубопроводу с вакуумной изоляцией. Скорость подачи азота регулируется автоматическим клапаном 20, который управляется сигналом от указателя уровня азота в ванне предварительного охлаждения. На линии откачки установлен автоматический регулирующий клапан 21, препятствующий понижению давления в ванне предварительного охлаждения до давления, соответствующего тройной точке. Давление над жидким азотом не должно опускаться ниже давления, соответствующего тройной точке, так как твердый азот не может обеспечить хорошего теплового контакта с охлаждаемыми поверхностями. [46]
С целью обеспечения допустимого перепада давлений на потоке обратного газа предусмотрена установка трех регенераторов; по одному из них движется охлаждаемый сжатый газ, по двум другим пропускаются обратные расширенные потоки. Переключение регенераторов проводится со сдвигом по времени, что обеспечивает большую плавность подачи газа. После регенераторов газ расширяется в турбодетандере 8 ( давление газа снижается с 20 до 8 am) и поступает в группу последовательно включенных теплообменников и двух испарителей 7 жидкого азота. На рис. 36 азотный цикл не показан. После теплообменников 7 водород охлаждается до 65 К, причем в нем остается примерно 3 6 % азота. Сжижившийся азот направляется в поток обратного водорода, где он испаряется и является хладоагентом. Снижение давления связано с особенностями равновесия между твердым азотом и водородом ( см. рис. 11, гл. Здесь также установлены три регенератора, в насадке которых, кроме того, проложены змеевики для охлаждения циркуляционного чистого водорода. Переключение регенераторов периодическое, в три периода: через один регенератор проходит сжатый охлаждаемый водород, через два других - обратные потоки водорода, причем в первый период прохождения обратного потока через регенератор в газ сублимируется основное количество высадившегося азота; в это же время по змеевику через насадку регенератора проходит сжатый циркуляционный водород, способствующий сублимации азота. К началу второго периода прохождения обратного потока фактически весь азот сублимирован и этот водород направляется как хладоагент в теплообменник 2 циркуляционного чистого водорода. [47]
Вся сборка криостата осуществлена на крышке и для удобства загрузки калориметра внутренняя часть может выниматься из наружного стакана. Назначение этого устройства - поддерживать калориметр с образцом при любой желаемой температуре между 4 и 350 К в таких условиях, чтобы им не терялась и к нему не поступала никакая теплота, кроме подводимой электрическим нагревателем. Два медных хромированных сосуда для хладоагентов обеспечивают отвод теплоты при низких температурах. Калориметр подвешен на лебедке плетеным шелковым шнуром, а адиабатическая оболочка, окружающая его, подвешена на шелковом шнуре в фиксированном положении к нижнему сосуду. Лебедка используется для приведения конусов калориметра, адиабатической оболочки и нижнего сосуда в непосредственный тепловой контакт и, таким образом, для охлаждения калориметра и оболочки. Когда желаемая температура опыта достигнута ( температура сосуда или выше), тепловой контакт нарушается опусканием калориметра и при подготовке к измерениям устанавливаются адиабатические условия. При исследованиях выше 90а К в качестве хладоагента в обоих сосудах используется жидкий азот, между 50 и 90 К охлаждение примерно до 50 К достигается за счет испарения. При работе в области между 4 и 50 К нижний сосуд наполняется жидким гелием, а верхний - твердым азотом. Температуры ниже 4 К достигаются охлаждением за счет испарения жидкого гелия. [49]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
ПРИРОДА, №1-6, 1924 год. Твердый азот в верхних слоях атмосферы.
"Природа", №1-6, 1924 год, стр. 29-44
Твердый азот в верхних слоях атмосферы.
С. А. Щукарев.
Когда первыми глубоководными экспедициями добыты были со дна морского невиданные дотоле ни одним человеком рыбы странной формы, полуслепые, обладающие иногда способностью к самосвечению, погибавшие при переходе от громадного подводного давления к условиям давления атмосферного — весь ученый мир был крайне заинтересован этими вновь открытыми формами животного мира. Казавшийся ранее невозможным факт существования жизни под давлением в 1000 атмосфер стал реальностью; дно океана оказалось населенным особыми существами, вся организация которых указывала на то, что им недоступны верхние водные слои, что они привыкли жить в темноте, не пользуясь лучами солнца и ничего не зная о бурях, о воздушной стихии, о всем живущем на несколько километров выше их собственного обиталища.
Мы живем на дне еще более глубокого воздушного океана и не приспособлены к существованию в его верхних слоях: лишь некоторые птицы, да соперничающие с ними авиаторы и альпинисты поднимаются иногда на несколько километров выше того уровня, на котором цветет шумная и многообразная жизнь. Еще несколько выше, иногда на высоту 20—30 километров, подымаются метеорологические шары-зонды с необходимыми автоматическими, регистрирующими инструментами. О более высоких слоях атмосферы у нас нет хоть сколько-нибудь точных данных; для нас "глубоко-воздушных" существ, привыкших к определенному парциальному давлению кислорода, тяжелых настолько, что лишь лучшие тренированные прыгуны могут подскочить с поверхности земли на высоту каких-нибудь двух метров — для нас в высочайших слоях атмосферы возможны всяческие сюрпризы; для нас до сих пор остаются тайной многие существенно важные явления, связанные с верхними слоями разреженного, подвижного, пронизанного насквозь светом океана, окружающего землю.
Особенно загадочным и всегда привлекавшим к себе внимание полярных исследователей явлением, разыгрывающимся на высоте, по крайней мере, в 100 километров, были северные сияния. Своеобразие и красота разноцветного свечения на фоне полярного неба, связь его с магнитными бурями, непонятность происхождения — все это заставляло думать, что на границе воздушного океана, в той области, где совершается переход от пространства так или иначе заполненного материей к царству мирового эфира господствуют совершенно особые физико-химические и космические факторы.
Для того, чтобы составить себе ясное представление о том, что такое северное сияние, прежде всего важно ответить на вопросы: каков химический состав того вещества, которое принимает участие в процессе излучения, а также в чем лежит самая причина свечения.
На второй из этих вопросов дал ответ Биркеланд, еще в 1900 году указавший на аналогию северных сияний со свечением разреженных газов в Гейслеровых трубках. По его предположению солнце является могучим источником катодных лучей1), которые попадают в верхние слои атмооферы и заставляют светиться находящиеся там газы. Отсюда ясно, что изучение спектров северных сияний должно дать ответ и на вопрос о составе верхних слоев атмосферы.
Вблизи земной поверхности сухой воздух состоит на 21% из кислорода, на 78% из азота и приблизительно 1% аргона; незначительную примесь составляют углекислый газ, неон, криптон, ксенон, водород и гелий. Вследствие ветров и существующих всегда вертикальных токов, газы атмосферы очень хорошо перемешаны между собою и лишь с трудом, — путем очень точных анализов можно подметить иногда незначительные колебания в составе воздуха. Тем не менее, если мы будем брать пробы воздуха с разных высот, можно заметить вполне определенное стремление более легких газов скопляться поверх тяжелых.
Так например:
| O2 в % | N2 в % | |||
| На поверхности земли: | 20,92 | 78,06 | ||
| На высоте | 4100 | метров: | 20,89 | |
| 5500 | "" | 20,75 | ||
| 5680 | "" | 20,89 | ||
| 15500 | "" | 20,79 | 78,27 | |
Из этой таблички видно, что на высоте 15 километров воздух по сравнению с нормой немного богаче легким азотом и беднее тяжелым кислородом.
К тому же выводу приходим при рассмотрении результатов анализа воздуха, взятого на высоте 8000 метров в ночь с 18 на 19 мая 1910 года; земля проходила тогда через хвост кометы Галлея и были снаряжены специальные воздушные шары для наблюдения возможных изменений в верхних слоях атмосферы. В результате окаэалось, что на литр воздуха, принесенного с высоты, приходилось 37,7 кубич. миллиметра смеси гелия, неона и водорода, тогда как литр обычного воздуха содержит 26,2 куб. миллим, тех же газов. Опыт не показал ничего нового относительно кометы Галлея (для этого надо было бы подняться, повидимому, гораздо выше 8 клм.), но зато еще раз подтвердил, что с высотой количество легких газов нарастает по сравнению с тяжелыми.
Все эти опыты, а также аналогия с солнечной атмосферой, которая, как известно, состоит в нижней своей части из металлических паров, а в верхней из водорода и гелия, приводили к следующему заключению: земная атмосфера на больших высотах, может быть, сильно отличается по химическому составу от того, что принято считать за воздух, годный для дыхания.
Ган еще в 1875 г. высказал предположение, что поверх кислородо-азотного слоя вокруг земли стелется газообразный водород; после того как Готье показал, что и в обычном воздухе содержится около 0,0033% водорода (главным образом вулканического происхождения) Ган, а за ним и Вегенер стали усиленно проповедывать идею о водородном слое, лежащём вокруг эемного шара, начиная с высоты 70—80 километров.
Еще в 1909—1910 годах Вегенер пытался разобраться в строении эемной атмосферы и для этой цели привлек наблюдения самых разнообразных явлений, как-то сумерек, светящихся ночных облаков, пепла, изверженного Кракатау, зоны молчания вокруг центра распространения взрывной звуковой волны, падения метеоритов и, наконец, спектр северных сияний.
Все рассуждения Вегенера сводились к существование в земной атмосфере известной слоистости с довольно резкими границами слоев на высотах около 11, 70 и 200 километров. Первая из этих границ отмечает переход в так называемую стратосферу, изотермический слой воздуха, в котором отсутствуют вертикальные потоки; вторая граница (70 клм.) отделяет гелио-водородный слой от кислородо-азотного, третья (200 клм.) обозначает переход от водорода к еще более легкому гипотетическому газу геокоронию.
В статье 1912 года2) Wegener приводит такой гипотетический чертеж состава земной атмосферы:
На высоте 500 километров по Вегенеру атмосфера состоит на 93% из геокорония и на 7% из водорода.
Рис. 1.
Метеориты, которые зажигаются обычно на высоте около 150 километров и гаснут на 80 клм., часто показывают в своем спектре линии водорода. Вегенер это считает за доказательство3) присутствия водорода в атмосфере. Спектры северных сияний тоже подтверждают мысль о водородном слое; Вегенер приводит такую табличку:
| Спектр северного сияния. | Число линий. | |
| У вершины сияния. | У подножия его. | |
| Спектру воздуха принадлежат | 9 | 8 |
| Спектру азота анодному | 2 | 4 |
| Катодному спектру азота | 10 | 14 |
| Спектру водорода | 8 | 1 |
| Неизвестной природы | 8 | 4 |
Нельзя здесь же не указать насколько вообще слабо аргументировано было Вегенером существование в зоне северных сияний водорода в преобладающем над другими газами количестве. Все основано на 3-х сомнительных линиях в присутствии 18 несомненных азотных линий и полос.
Что касается линий неизвестной природы, то главнейшей из них и в сущности самой сильной во всем спектре северного сияния является линия с длиной волны 557 μ.
Успех открытия гелия, предсказанного сперва по желтой спектральной линии в атмосфере солнца, а затем уже найденного и на земле, побудил к предположению, что ярко зеленая линия с длиной волны в 532 μ, характеризующая самую внешнюю оболочку солнца — так называемую корону, отвечает тоже пока еще неоткрытому элементу Коронию.
Д. И. Менделеев приписал Коронию атомный вес 0,4 и поместил его в первый ряд и нулевую группу своей системы.
Вегенер делает предположение, что неизвестный газ, именуемый им "геокороний" имеет нечто общее с солнечным коронием, хотя их зеленые линии λ = 557 и λ = 532 отличаются друг от друга; он полагает, что в сущности солнце и земля имеют одну общую атмосферу, при чем мостом, соединяющим нас с раскаленным светилом, служит неоткрытый еще на земле газ с атомным весом 0,4. Правда, Назини, Андреоли и Сальварари, исследуя (1898 г.) вулканические газы, полагали, что, судя по спектру, им удалось наблюдать и в лаборатории следы корония.
К тому же 1912 году, что и работа Вегенера, относятся первые систематические наблюдения над спектром северного сияния, произведенные профессором физики, в Университете в Христиании Ларсом Вегардом. Норвежец по происхождению, Вегард на своей родине был в особо благоприятных условиях для наблюдений "северной авроры". Длинные ночи и иногда почти непрерывное свечение верхних слоев атмосферы давали ему возможность при фотографировании спектров делать выдержки по 15—20 часов подряд; линии и полосы спектра, обычно трудно получаемые, выходили часто на пластинках Вегарда даже с передержкой.
Еще в 1912—1913 годах Вегард сфотографировал и изучил синюю часть спектра северного сияния, при чем показал идентичность полученных полос с отрицательным спектром азота. В 1921 году, после военного перерыва, Вегард опять занялся северным сиянием и на этот раз очень точно определил длину волны загадочной зеленой линии, которую Вегенер приписывал геокоронию. Измерения с точностью до нескольких десятых единицы Ангстрёма дали λ = 5578,0. Более поздиие работы Вегарда дают для той же линии λ = 5578,2 и даже λ = 5578,4.
В 1922—23 году Вегард отправился с целым набором очень хороших спектрографов в геофизический институт в Тромсе на севере Норвегии, где и устроил наблюдательный пункт на крыше здания; спектрографы были заключены в оболочки с автоматически поддерживаемой постоянной температурой, снимки производились на весьма чувствительных пластинках, которые потом были промерены в лаборатории Христиании.
Всего было им найдено в спектре сияния 35 линий и полос; из этого числа 29 оказались в точности соответствующими линиям и полосам в линейчатом, отрицательном и положительном полосатых спектрах азота; два можно было приписать азоту с большой степенью вероятности и лишь четыре с длинами волн 5578,2; 4182,5; 3432,7, и 3208,3 нельзя было идентифицировать и пришлось отнести к разряду неизвестных линий. Что всего замечательнее, ни одна из полученных линий не отвечала спектру водорода, гелия или кислорода. Таким образом взгляд Вегенера о водородном слое, лежащем выше 100 километров, потерпел полный крах, но от этого теория северных сияний не сделалась проще и понятнее.
Штёрмёр уже довольно давно производил фотограмметрические определения высот северных сияний и показал (в результате 150 измерений), что обычная высота сияний лежит в пределах от 40—200 километров; чаще всего свечение наблюдается на высоте 100—150 километров, но нередко доходит до 400—500, а в некоторых случаях и до 750 километров над уровнем моря. Между тем Ленард еще в 1911 году выяснил, что если мы примем обычный состав атмосферы из кислорода и азота, то на столь больших высотах эти тяжелые газы не могут удерживаться в количестве необходимом для достаточно интенсивного свечения под влиянием катодных лучей солнца.
Два противоположных стремления обусловливают распределение газа над землей: одно — это движение вниз в силу закона тяготения, другое есть результат беспорядочного теплового движения самих газовых молекул. Слой молекул, уже упавших на поверхность земли, не будет лежать на ней спокойно, но, наоборот, будет все время своим движением мешать налетающим сверху молекулам упасть; каждая молекула, коснувшаяся земли, отразится от нее и, отлетая кверху, будет ударять приближающиеся молекулы второго слоя, не подпуская их к земле; при этом одна и та же молекула может очень много раз удариться о землю и подобно древнему великану Антею получать всякий раз после соприкосновения с ней как бы новую силу для отражения молекул наседающих сверху. Конечно, в хаосе молекулярного движения все зависит от случая, но все же в среднем ясно одно: нижний слой молекул удерживает в силу своего теплового движения следующий кверху слой молекул от окончательного падения; второй слой удерживает третий и т. д. Таким образом, несмотря на существование силы тяжести, газ может облекать землю очень толстым слоем, уменьшающейся кверху плотности. Математически нетрудно подсчитать зависимость между высотою над уровнем океана и плотностью того или иного гава; понятно, что уменьшение молекулярного веса частиц, а также повышение температуры газа будут способствовать газу в его стремлении кверху. Принимая все это во внимание, а также считая, согласно Вегенеру, что температура воздуха до высоты в 10 километров в среднем не ниже —23° С., а в области от 10 до 110 километров равна —53° С., Вегард4) вычисляет давление азота на высоте 110 клм. равным 0.055 дин на квадратный сантиметр, давление водорода 10,25 дин на кв. сантиметр и для гелия 0,494 дин на кв. сант. Для пооледних двух газов расчет сделан, исходя из их парциальной упругости на земной поверхности.
Ясно, что полученные цифры противоречат опыту, так как в спектре северных сияний на высоте 110 клм. линий водорода и гелия не оказалось. Вегард сделал проверочные опыты, приготовляя в лаборатории искусственные смеси азота с водородом и азота с гелием и заставляя их светиться под влиянием катодных лучей. Таким путем было выяснено, что водород можно открыть по спектру, если он присутствует в количестве не меньшем 3—7%, а гелий дает о себе знать лишь достигая 30% в газовой смеси. Таким образом для того, чтобы северное сияние дало спектр азота без водородных и гелиевых линий, необходимо иметь на высоте 110 клм. азота по крайней мере в 15 раз больше, чем водорода и в 3 раза больше чем гелия; следовательно, если давление азота там равно 0,055 дин на кв. сант., то h3 будет иметь упругость 0,0037, т. е. ⁴/10.000 того, что принимал Вегенер, а гелий 0,015 дин на кв. сант., т. е. ⁴/10.000 того, что выходит по Вегенеру. Но это еще не все: если принять такие цифры для высоты в 110 клм., а дальше опять вычислять по газовым законам, получится, что на высоте в 120—130 клм. водород и гелий должны опять пересилить азот; однако, там и даже на высоте 300—400 клм. наблюдается опять-таки лишь спектр азота без намека на h3 и He. На основании этого экспериментального факта Вегард отрицает существование водорода и гелия в верхних слоях атмосферы. В равной степени отрицательно относится он и в гипотетическому геокоронию, для которого в современной периодической таблице нет и места, так как нам известно, строение водородного атома, как простейшего из возможных элементов.
По Вегарду атмоофера, начиная с высоты 100 клм. состоит исключительно из азота анормально большой плотности.
Линдеман и Добсон пытались недавно вычислять плотность газа, необходимую для того, чтобы метеоры загорались при прохождении через него; при этом названные авторы пришли к заключению, что плотность ненормально велика на больших высотах. В объяснение они дали гипотезу, объясняющую этот факт высокой температурой верхних слоев атмосферы (по крайней мере +300° по абс. шкале), содержащей много озона, а потому сильно поглощающей солнечную теплоту.
Если теория метеоритов потребовала +300° абс. шк., то для северных сияний по Вегарду недостаточно и этой температуры. Если даже принять гипотезу горячей атмооферы с температурой в +300° абс. шк., то на высоте 500 клм. упругость азота была бы 10-21 дин на кв. сант., т. е. в каждых 10 куб. метрах находилась бы всего лишь одна молекула. Для того, чтобы газ такого разрежения светился с подобающей интенсивностью, необходим чудовищно сильный поток электронов, содержащий приблизительно в каждом куб. сантиметре 1019 электронов, т. е. столько же, сколько находится нейтральных молекул в одном куб. сантиметре газа при нормальных условиях. Ясно, что такой плотности поток не может исходить от солнца; нет сомнения, что плотность азота на высоте 500 клм. гораздо больше. Вычисление показывает, что для соблюдения хоть сколько-нибудь вероятных условий свечения плотность азота должна быть отвечающей температуре не меньше +800° С.; такое обстоятельство, однако, в высшей степени невероятно и для объяснения анормально большой плотности материи на высотах надо признать не температуру, но какой-либо иной фактор, действующий в обратную с земным тяготением сторону. Нельзя не признать весьма оригинальной и блестящей мысль Вегарда об участии здесь сил электрических. Земля, как известно, заряжена отрицательно, атмосфера, наоборот, имеет положительный заряд, поддерживаемый вследствие фото-электрического эффекта; особенно силен процесс в верхних слоях атмооферы, где ультра-фиолетовые, X и γ излучения солнца вырывают из молекул электроны, уходящие в мировое пространство. Распределение силовых линий в атмосфере таково, что ниже некоторого нулевого уровня электрические силы направлены книзу и помогают силе тяжести, выше же они тянут заряженные положительно частицы кверху, создавая этим противодействие тяжести и содействуя накоплению материи в высочайших слоях атмосферы.
Если обычный закон изменения давления газа p с высотой h выражается через
dp = —ρgdh,где ρ плотность газа, а g ускорение силы земного притяжения, то в случае существования электрической силы F при плотности электричества (электрич. заряд на единицу объема) σ мы имеем
dp = —(ρg — σF)dhэлектрическое отталкивание от нижележащих одноименно заряженных частиц, как бы уменьшает вес частиц. Легкие газы вроде водорода или гелия, очевидно, и не могут удержаться в верхних частях атмосферы вследствие того, что электрическое отталкивание выбрасывает их из сферы влияния земного шара как-только соответствующие атомы H и He получат под влиянием солнечных излучений положительный заряд.
Сила, толкающая азотную молекулу кверху, также гораздо больше силы земного притяжения, и потому, чтобы азоту не потеряться подобно H и He, необходимо, чтобы молекулы его соединялись вместе в тяжелые комплексы или кристаллики. В самом деле, если принять, что наиболее короткие волны, ионизующие азот на высоте 600 клм., имеют длину всего в 1 ангстрём, то согласно формуле
hv = ½ mv2 = eVмы имеем для потенциала V величину равную 41 электростатической единице. Это в свою очередь отвечает отталкивательной силе F в 6.1·10—8 электростатич. единиц.
Для того, чтобы материальная частица не была отброшена в мировое пространство, необходимо mg > F·e; принимая во внимание массу азотной молекулы, получаем условие: F —10 электростатич. единиц.
Следовательно существующая электрическая сила в 600 раэ больше той, которая была бы достаточна, чтобы выбросить все азотные молекулы, лежащие вокруг земли выше некоторого нулевого уровня. Единственным объяснением того, что азот имеется на большой высоте по Вегарду следует считать способность этого газа (в противоположность H и He) легко переходить в жидкое и твердое состояние. В виде таких капелек или даже скорее кристалликов азот и висит над землей подобно громадному пылевому облаку. О низкой температуре пылевой зоны говорит и то обстоятельство, что спектр северных сияний гораздо ближе подходит по своей бедности полосами к спектру азота при температуре жидкого воздуха, чем к спектру того же азота при комнатной или повышенной температурах. По Вегарду чертеж, поясняющий строение земной атмотсферы, получается совсем не похожим на то, что дал в свое время Вегенер.
Переход от газа к пыли совершается на высоте около 90—100 клм.; между 100 и 120 клм. плотность материи велика, выше она мала, но убывает с высотой очень медленно.
Рис. 2.
Что касается зеленой линии "геокорония", то по Вегарду5) она тоже отвечает азоту, но находящемуся в особых условиях, трудно воспроизводимых в лаборатории. В самом деле интенсивность зеленой линии по отношению к остальным линиям спектра не меняется при переходе от 100 клм. к 160—180 клм. Этот факт несовместим с предположением присутствия кроме азота другого какого-либо более тяжелого или легкого газа. Вегард полагает, что зеленое свечение северных сияний зависит от присутствия азотной пыли, когда же частички последней под действием катодных лучей разрушаются или испаряются появляется красноватое свечение с обычным азотным спектром. Игра цветов в сиянии может объясняться также различной скоростью солнечных катодных лучей, процессами нейтрализации положительных ионов атмосферы электронами с солнца и т. д.
Замечено, что и метеоры, пролетая высоко над землей, дают свет зеленоватого оттенка, попадая же в зону ниже 90 клм., т. е. в газообразный азот они начинают светиться красноватым цветом. Автор этой статьи был сам однажды свидетелем чрезвычайно яркого и красивого метеора зеленого цвета (вроде того оттенка, который придают пламени бунзеновской горелки пары бариевых солей). Дело было весной в период белых ночей; солнце только что зашло и было совершенно светло, ни одна звезда еще не загорелась на небе. Внимание мое внезапно привлек какой-то слабый движущийся отблеск на земле, я посмотрел кверху и увидел ярко зеленый метеор, бесшумно пересекающий небо от одного горизонта до другого; все явление длилось, по моему впечатлению, более секунды и по-внешнему виду больше всего напоминало гигантскую ракету зеленого цвета. Свечение исчезло не сразу после пролета метеора, но оставалось еще около секунды на небе в виде очень слабо светящейся довольно широкой полосы.
Давно уже замечено (Шрёттер), что высота северных сияний над земной поверхностью увеличивается по мере движения от полюса к экватору. Так на севере Норвегии она не превышает 300 клм., в Христиании же наблюдались лучи на высоте 750 клм. Вегард объясняет это неравномерным распределением азотной пыли вокруг земного шара. Около экватора солнечная деятельность значительно интенсивнее, а потому и электрические силы, подымающие кристаллики азота, сильнее; вся атмосфера в экваториальной области поэтому вытянута кверху. Электроны, летящие с солнца на землю, попадая в магнитное поле земли начинают двигаться, не прямолинейно, но по спиралям вокруг магнитных силовых линий; в результате очень сложных кривых, описываемых в пространстве электронами, получается как бы круговой электрический ток, опоясывающий землю по магнитному экватору; этот электронный поток служит как бы щитом защищающим азот от ухода из земной атмосферы: положительные кристаллики разряжаются электронами и начинают падать вниз.
Таким образом по Вегарду земля окружена поверх газовой пленки в 100 километров толщиной еще пылевым облаком, имеющим в сущности форму кольца, опоясывающего землю по экватору. Невольно приходят в голову кольца Сатурна, которые тоже, весьма возможно, состоят из мелких твердых заряженных электричеством частиц. Если это так, - то Сатурн должен иметь атмосферу и магнитное поле. Отсутствие колец у других планет, может быть, объясняется высокой температурой, слабостью магнитного поля, отсутствием атмосферы, а, может быть, и тем, что древняя атмосфера их состояла лишь из водорода и гелия, которые ионизовавшись улетели, не будучи в состоянии сгуститься в капельки или в кристаллики.
Рис. 3.
В одном из последних нумеров Comptes rendus (от 31 марта 1924 г.) Вегард сообщает о своих последних опытах, произведенных в лаборатории Каммерлинг-Оннеса в Лейдене; азот, охлажденный до температуры —250° жидким водородом был сконденсирован в кристаллическом состоянии на поверхности медной пластинки; испускаемые катодом Венельта электроны, разгоняемые до той или иной скорости приложенной разностью потенциалов, ударяли о кристаллический азот и заставляли его светиться. Уже начиная с потенциала в 75 вольт свечение было ясно заметно, причем в его спектре можно было отметить головы полос отрицательного спектра азота; при 200 вольтах в спектре появились зеленые лучи и желтая полоса, при 500 вольт свечение сделалось ярко зеленым, тоже еще сильнее наблюдено было при 750 вольтах. При этом в спектре красовалась бывшая до сих пор загадочной линия λ = 5778; общее сравнение воспроизведенного в лаборатории спектра твердого азота с спектрами северных сияний показало полную их идентичность. Таким образом гипотеза Вегарда была блестяще подтверждена. Отметим здесь еще, что после прекращения бомбардировки твердого азота катодными лучами свечение продолжалось, по крайней мере, еще 5 минут; этот факт говорит за то, что перед нами явление фосфоресценции.
В настоящее время Вегард занят изучением спектров твердого водорода, кислорода, аргона, неона, аммиака, окиси азота и др. в надежде подойти этим путем к объяснению непонятных до сих пор спектров многих небесных туманностей. По предположению Вегарда, туманности могут представлять собою пылевые облака из фосфоресцирующих под влиянием космических лучей кристалликов различных веществ. Можно думать, что в результате этих опытов мы узнаем что-нибудь о природе солнечного корония, небулия и других гипотетических веществ.
Нельзя не признать, что открытие Вегарда, будет играть очень большую роль в науке об атмосфере. Уже теперь с точки зрения теории Вегарда становятся ясными многие явления, которые иначе было бы весьма трудно понять.
Так, например, зодиакальный свет можно трактовать как рассеянное отражение солнечных лучей от верхних частей пылевого кольца, окружающего экватор; голубой цвет неба тоже хорошо объясняется рассеянием солнечного света кристалликами азота; не будь их было бы весьма трудно дать себе отчет почему и на вершинах самых высоких земных гор небо кажется таким же синим, как и на уровне моря: ведь разреженный газ слоя атмосферы, лежащего выше уровня в 10 километров, не в состоянии был бы так сильно рассеивать солнечные лучи. Не будь кристалликов азота, мы бы не имели голубой "тверди" над нашими головами; небо казалось бы нам угольно-черным и днем и ночью, а солнце светило бы как бы через круглое отверстие, прорезанное в черном своде.
Неравномерным распределением кристалликов азота в пространстве объясняет Вегард и мерцание звезд, лучам которых приходится в разные моменты времени проходить не через одинаковое количество твердых частиц.
Еще, пожалуй, интереснее то влияние, которое слой Вегарда оказывает на электромагнитные и звуковые волны, отражая их вниз. Не будь твердого азота наверху, радио не могли бы так легко загибать cвои волны за кривизну земного шара; лучшие условия ночного телеграфирования объясняются по Вегарду тем, что днем солнце отчасти испаряет кристаллики азота и ослабляет, таким образом, отражение. Вследствие отражения звуковых волн получается явление, так называемой зоны молчания. Эта зона наблюдалась, кажется, впервые при взрывах динамита на горе Юнгфрау в 1910 году; особенно хорошо известен также случай зоны молчания констатированный в начале войны 1914 г. при обстреле немцами Антверпена: в непосредственной близости к месту обстрела вплоть до расстояния в несколько десятков верст канонада была ясно слышна; затем в концентрическом поясе шириной километров в 100 ничего нельзя было заметить — это и есть зона молчания; на еще более далеких расстояниях звуки опять достигали поверхности земли, отразившись по Вегарду от азотного "хрустального" свода.
Много чудес открывается в лучах северного сияния для нас — существ потонувших на дне великого воздушного океана; мы живем в сумерках, пользуясь лишь остатками света, проникающего через толщу атмосферы в несколько сот километров; но игра лучей на поверхности воздушной стихии выдала нам ее тайну.
1) Известно, что накаленные тела испускают с сбоой поверхности потоки электронов.
2) Zeitschr. f. anorg. Chem. 75 том, 107—131. стр., 1912 г.
3) Хотя, конечно, водород мог входить в состав самого метеорита, что обычно и имеет место.
4) Philosophical Magazine. July 1923, стр. 143.
5) Phil. Mag. October, 1923 г.
sergeyhry.narod.ru
Твердый источник азота для дыхательных смесей
Изобретение может быть использовано для индивидуальных дыхательных аппаратов. Состав включает азид натрия в количестве 50-70 мас.% и асбест хризотиловый в количестве 30-50 мас.%. Предложенный состав позволяет повысить пожаробезопасность работы состава при сохранении высокого выхода азота. 2 табл.
Изобретение относится к твердым источникам азота и может быть использовано для индивидуальных дыхательных аппаратов. Оснащение индивидуальных дыхательных аппаратов таким источником азота позволит повысить эффективность защиты дыхания за счет разбавления азотом кислородной среды, т.е. предотвратить таким образом токсическое воздействие чистого кислорода при повышенном давлении и длительной эксплуатации.
Известны твердые источники азота, выделяющие азот для быстрого наполнения газовых подушек при автомобильных столкновениях, например, состав, содержащий азид щелочного металла 65-74%, оксид железа (III) 10-28%, нитрат натрия 5-16% и гидрофобный коллоидный кремнезем 0,1-2% по патенту США №4836255, МПК С 06 В 35/00, 1989 г. Однако при сгорании этих составов характерна высокая (почти взрывная) скорость выделения азота и, как правило, наличие в газе значительного количества вредных примесей. Таким образом, использование азота таких составов для дыхательных смесей исключается.
Необходимо отметить, что почти все составы твердых источников азота для дыхательных смесей включают азид натрия, так как состав должен иметь высокий выход азота на единицу массы.
Кроме азида натрия как азотсодержащего вещества и как горючего компонента состав твердого источника азота включает вещества, выполняющие фактически роль окислителя. Чтобы иметь высокий выход азота содержание азида (за счет окислителя) должно быть предельно высоким. Однако увеличение в составе содержания азида сопровождается одновременным ростом линейной скорости горения, температуры горения и выбросом в газовую фазу металлического натрия. Таким образом, состав становится пожароопасным, а выделяемый азот, непригодным для дыхания. Для нормальной работы состав твердого источника азота должен иметь минимальную линейную скорость горения и твердый остаток, связывающий металлический натрий. Противоречие между удельным выходом азота, пожаробезопасностью и отсутствием вредных примесей в дыхательной смеси в твердом источнике азота разрешается подбором оптимального окислителя, который обеспечивает минимальную скорость горения состава.
В качестве прототипа заявителем выбран патент США 3996079, МПК С 06 В 35/00, 1976 г., предлагающий газогенерирующий состав на основе азида щелочного или щелочноземельного металла и оксида железа или оксида никеля. Это наиболее пожаробезопасный состав из известных, поскольку при его сгорании образуется прочный остаток горения, сохраняющий исходную форму брикета.
Однако температура горения этого состава все же еще достаточно высокая, что недопустимо при использовании азотообразующих составов в индивидуальных дыхательных аппаратах.
Содержание оксидов никеля и железа в этих составах соответствует стехиометрическим реакциям азотообразования, т.е. оксида никеля - 28,3% и оксида железа - 29%. Увеличением содержания оксида никеля до 74,2% и оксида железа до 70,3% можно обеспечить пожаробезопасность составов (температура горения состава ниже 550°С). Однако при этом резко снижается удельный выход азота.
Задачей изобретения является повышение пожаробезопасности работы состава при сохранении высокого выхода азота на единицу массы.
Задача решается тем, что состав твердого источника азота на основе азида натрия дополнительно содержит асбест хризотиловый при следующем соотношении компонентов (мас.%):
| азид натрия | 50-70 |
| асбест хризотиловый | 30-50 |
Данный состав более пожаробезопасен за счет более низкой скорости горения (примерно в 2 раза) и более низкой температуры горения (примерно на 90-100°). Одновременно данный состав позволяет сохранить форму остатка и сохранить высокий удельный выход азота.
Способ изготовления твердого источника азота заявляемого состава заключается в измельчении, смешении и увлажнении исходных компонентов с последующим традиционным формованием смеси в брикеты различной конфигурации (блоки, таблетки) в зависимости от потребности.
Примеры заявляемого состава твердого источника азота приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||
| Номер примера | Содержание компонентов, % | Примечание | |
| Азид натрия | Асбест хризотиловый | ||
| Пример 1 | 70 | 30 | Состав с наибольшим выходом азота |
| Пример 2 | 60 | 40 | |
| Пример 3 | 50 | 50 |
Испытания формованных составов (диаметр 45 мм) твердых источников азота осуществляли в герметичной камере, снабженной электроинициирующим устройством, аэрозольным фильтром (фильтр - материал марки ФМТ-Г) и выводом азота. Температура горения составов фиксировалась с помощью термопары, а объем и скорость выделения азота определялись с помощью ротаметра и газосчетчика ГСБ-400.
Камера предварительно заполнялась азотом.
Плотность таблеток диаметром 45 мм составляла 1,74-1,90 г/см3.
Для сравнения в аналогичных условиях были проведены испытания твердого источника азота по патенту США №3996079.
Результаты испытаний приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||
| Твердый источник азота | Температура горения, °С | Скорость горения,мм/с | Оценка пожаробезопасности | Выход азота, л/кг | Примечание |
| Заявляемый состав по примеру 1 | 530 | 0,3 | Безопасен | 360 | |
| Заявляемый состав по примеру 2 | 490 | 0,29 | Безопасен | 310 | |
| Заявляемый состав по примеру 3 | 460 | 0,25 | Безопасен | 258 | |
| Известный состав с содержанием оксида железа 29,9% | 660-735 | 0,5 | Пожароопасен | 300 | Использование в дыхательных аппаратах недопустимо |
| Известный состав с содержанием оксида железа 31,1% | 660-735 | 0,5 | Пожароопасен | 300 | -″- |
Как видно из представленных данных, заявляемый состав относительно пожаробезопасен, так как имеет более низкую температуру горения и более низкую скорость горения, обеспечивающую спокойный характер выделения азота. При этом удельный выход азота предлагаемого состава сохраняется достаточно высоким.
В результате открывается возможность использования твердых источников азота для индивидуальных средств защиты органов дыхания.
Твердый источник азота для дыхательных смесей на основе азида натрия, отличающийся тем, что дополнительно содержит асбест хризотиловый при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Азид натрия | 50-70 |
| Асбест хризотиловый | 30-50 |
www.findpatent.ru
При какой температуре кислород, азот и гелий становятся твёрдыми веществами? --Спасибо.
Плотность твердого кислорода при температуре -252° C <a rel="nofollow" href="http://www.chemport.ru/datenews.php?news=192" target="_blank">http://www.chemport.ru/datenews.php?news=192</a> Под сильным разрежением или при понижении его температуры до-210.5 С жидкий азот затвердевает, кристаллизуется <a rel="nofollow" href="http://ochem.ru/book_view.jsp?idn=008589&page=41&format=html" target="_blank">http://ochem.ru/book_view.jsp?idn=008589&page=41&format=html</a> Жидкий гелий - единственное известное вещество, которое не затвердевает при нормальном давлении, сколько его ни охлаждай. Однако если повысить давление до 25 бар (бар примерно равен атмосфере) , то при температуре менее двух кельвинов гелий переходит в твердое состояние <a rel="nofollow" href="http://www.lenta.ru/news/2007/10/25/helium/" target="_blank">http://www.lenta.ru/news/2007/10/25/helium/</a>
При нормальных условиях плотность газа кислорода 1,42897 кг/мЗ. Температура кипения жидкого кислорода (жидкость имеет голубой цвет) -182,9°С. При температурах от -218,7°С до -229,4°С существует твердый кислород с кубической решеткой (-модификация) , при температурах от -229,4°С до -249,3°С — -модификация с гексагональной решеткой и при температурах ниже -249,3°С — кубическая -модификация. При повышенном давлении и низких температурах получены и другие модификации твердого кислорода.
Кислород: -218,79 С Азот: -210,00 С Гелий: -272,2 С
Кислород (О2) становится твёрдым веществом при - 218,35 °С ниже нуля и жидким при - 182,96 °С ниже нуля Азот (N2) становится твёрдым веществом при - 209,86 °С ниже нуля и жидким при - 195,75 °С ниже нуля Гелий (Не) становится твёрдым веществом при - 272,2 °С ниже нуля и жидким при - 268,94 °С ниже нуля
touch.otvet.mail.ru
твердый источник азота для дыхательных смесей - патент РФ 2257930
Изобретение может быть использовано для индивидуальных дыхательных аппаратов. Состав включает азид натрия в количестве 50-70 мас.% и асбест хризотиловый в количестве 30-50 мас.%. Предложенный состав позволяет повысить пожаробезопасность работы состава при сохранении высокого выхода азота. 2 табл.
Изобретение относится к твердым источникам азота и может быть использовано для индивидуальных дыхательных аппаратов. Оснащение индивидуальных дыхательных аппаратов таким источником азота позволит повысить эффективность защиты дыхания за счет разбавления азотом кислородной среды, т.е. предотвратить таким образом токсическое воздействие чистого кислорода при повышенном давлении и длительной эксплуатации.
Известны твердые источники азота, выделяющие азот для быстрого наполнения газовых подушек при автомобильных столкновениях, например, состав, содержащий азид щелочного металла 65-74%, оксид железа (III) 10-28%, нитрат натрия 5-16% и гидрофобный коллоидный кремнезем 0,1-2% по патенту США №4836255, МПК С 06 В 35/00, 1989 г. Однако при сгорании этих составов характерна высокая (почти взрывная) скорость выделения азота и, как правило, наличие в газе значительного количества вредных примесей. Таким образом, использование азота таких составов для дыхательных смесей исключается.
Необходимо отметить, что почти все составы твердых источников азота для дыхательных смесей включают азид натрия, так как состав должен иметь высокий выход азота на единицу массы.
Кроме азида натрия как азотсодержащего вещества и как горючего компонента состав твердого источника азота включает вещества, выполняющие фактически роль окислителя. Чтобы иметь высокий выход азота содержание азида (за счет окислителя) должно быть предельно высоким. Однако увеличение в составе содержания азида сопровождается одновременным ростом линейной скорости горения, температуры горения и выбросом в газовую фазу металлического натрия. Таким образом, состав становится пожароопасным, а выделяемый азот, непригодным для дыхания. Для нормальной работы состав твердого источника азота должен иметь минимальную линейную скорость горения и твердый остаток, связывающий металлический натрий. Противоречие между удельным выходом азота, пожаробезопасностью и отсутствием вредных примесей в дыхательной смеси в твердом источнике азота разрешается подбором оптимального окислителя, который обеспечивает минимальную скорость горения состава.
В качестве прототипа заявителем выбран патент США 3996079, МПК С 06 В 35/00, 1976 г., предлагающий газогенерирующий состав на основе азида щелочного или щелочноземельного металла и оксида железа или оксида никеля. Это наиболее пожаробезопасный состав из известных, поскольку при его сгорании образуется прочный остаток горения, сохраняющий исходную форму брикета.
Однако температура горения этого состава все же еще достаточно высокая, что недопустимо при использовании азотообразующих составов в индивидуальных дыхательных аппаратах.
Содержание оксидов никеля и железа в этих составах соответствует стехиометрическим реакциям азотообразования, т.е. оксида никеля - 28,3% и оксида железа - 29%. Увеличением содержания оксида никеля до 74,2% и оксида железа до 70,3% можно обеспечить пожаробезопасность составов (температура горения состава ниже 550°С). Однако при этом резко снижается удельный выход азота.
Задачей изобретения является повышение пожаробезопасности работы состава при сохранении высокого выхода азота на единицу массы.
Задача решается тем, что состав твердого источника азота на основе азида натрия дополнительно содержит асбест хризотиловый при следующем соотношении компонентов (мас.%):
| азид натрия | 50-70 |
| асбест хризотиловый | 30-50 |
Данный состав более пожаробезопасен за счет более низкой скорости горения (примерно в 2 раза) и более низкой температуры горения (примерно на 90-100°). Одновременно данный состав позволяет сохранить форму остатка и сохранить высокий удельный выход азота.
Способ изготовления твердого источника азота заявляемого состава заключается в измельчении, смешении и увлажнении исходных компонентов с последующим традиционным формованием смеси в брикеты различной конфигурации (блоки, таблетки) в зависимости от потребности.
Примеры заявляемого состава твердого источника азота приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||
| Номер примера | Содержание компонентов, % | Примечание | |
| Азид натрия | Асбест хризотиловый | ||
| Пример 1 | 70 | 30 | Состав с наибольшим выходом азота |
| Пример 2 | 60 | 40 | |
| Пример 3 | 50 | 50 | |
Испытания формованных составов (диаметр 45 мм) твердых источников азота осуществляли в герметичной камере, снабженной электроинициирующим устройством, аэрозольным фильтром (фильтр - материал марки ФМТ-Г) и выводом азота. Температура горения составов фиксировалась с помощью термопары, а объем и скорость выделения азота определялись с помощью ротаметра и газосчетчика ГСБ-400.
Камера предварительно заполнялась азотом.
Плотность таблеток диаметром 45 мм составляла 1,74-1,90 г/см 3.
Для сравнения в аналогичных условиях были проведены испытания твердого источника азота по патенту США №3996079.
Результаты испытаний приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||
| Твердый источник азота | Температура горения, °С | Скорость горения,мм/с | Оценка пожаробезопасности | Выход азота, л/кг | Примечание |
| Заявляемый состав по примеру 1 | 530 | 0,3 | Безопасен | 360 | |
| Заявляемый состав по примеру 2 | 490 | 0,29 | Безопасен | 310 | |
| Заявляемый состав по примеру 3 | 460 | 0,25 | Безопасен | 258 | |
| Известный состав с содержанием оксида железа 29,9% | 660-735 | 0,5 | Пожароопасен | 300 | Использование в дыхательных аппаратах недопустимо |
| Известный состав с содержанием оксида железа 31,1% | 660-735 | 0,5 | Пожароопасен | 300 | - - |
Как видно из представленных данных, заявляемый состав относительно пожаробезопасен, так как имеет более низкую температуру горения и более низкую скорость горения, обеспечивающую спокойный характер выделения азота. При этом удельный выход азота предлагаемого состава сохраняется достаточно высоким.
В результате открывается возможность использования твердых источников азота для индивидуальных средств защиты органов дыхания.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Твердый источник азота для дыхательных смесей на основе азида натрия, отличающийся тем, что дополнительно содержит асбест хризотиловый при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Азид натрия | 50-70 |
| Асбест хризотиловый | 30-50 |
www.freepatent.ru
