Читать книгу Применение квантового туннельного эффекта код - Илья Зайцев - Страница 6

Физико-химические процессы, участвующие в работе плазменно-химического энергетического устройства и включенные в энергетический баланс установки, следующие.

1. Процесс СВЧ термолиза воды в тонкой пленке 2H₂O2H₂ + O₂, ЭХП (энтальпия химического процесса) = 241,82 КДж/моль * R=2 (далее учитывается снижение энтальпии и, соответственно, энергорасхода, так как есть изменение энергии химических связей воды в процессе взаимодействия плазмы с водяной пленкой, см. 2, 4), процесс эндотермический затратный.

2. Процесс горения водорода в кислороде 2H₂ + O₂2H₂O, ЭХП = 241,82 КДж/моль, реакция экзотермическая.

3. Процесс взаимодействия электронной плазмы с водяной пленкой Н₂O + e – каталитический процесс ослабления внутримолекулярных связей. В данном процессе электронная плазма катализатор-восстановитель взаимодействует с водородом воды, так что энергия внутримолекулярных связей в целом уменьшается.

3.1. Взаимодействие электронной плазмы с водородными связями воды Н₂О…Н + e – каталитический процесс, так как атом водорода может образовывать связи с несколькими атомами, и одна из связей невалентная, то есть водородная, вода образует связи с плазменной пленкой, в данном процессе плазма – акцептор протона воды, и далее происходит уменьшение плотности водородных связей в водяной пленке, процесс экзотермический, вектор процесса направлен к плазменному восстановлению водорода, находящегося в молекуле воды, до Н₂.

Физико-химические процессы относительно варианта формирования тонкой пленки жидкости, применяя динамики движущихся, вращаемых объектов, поверхностей. Рассмотрим данные процессы более подробно. Первый процесс – термолиз воды (примеры процессов термолиза см. лит. 4), тонкой пленки жидкости, параметры объекта: толщина и движение пленки в пространстве-времени, массообмен – соответствуют необходимым критериям, так как мы управляем динамикой вращения поверхности твердого тела.

Управляющие параметры, позволяющие иметь пленку жидкости необходимой толщины, скорость вращения вала привода двигателя, соответственно, рабочего тела эмиттера, его поверхности и параметр массообмена, объем воды в единицу времени, подающейся, применяя штуцер, на вращаемую поверхность.

Термолиз водяной пленки, катализируемой холодной плазмой, равномерно распределенной по поверхности эмиттера, осуществляется следующим образом. Так как молекула воды, состоящая из более электроотрицательного атома кислорода и двух атомов водорода, – электрический диполь, первое, происходит ориентация молекул в пленке относительно равномерно распределенного по поверхности эмиттера электрического заряда плазмы, далее имеет место взаимодействие электронного газа с химическими связями воды, внутримолекулярными и водородными.

Воздействие плазмы на молекулы жидкости соответствует взаимодействию щелочных металлов, электронных облаков атомов с водой, то есть до взаимодействия ионов щелочного металла с жидкостью.

Более электроотрицательная часть молекулы воды – кислород – взаимодействует с плазмой, притягивает электроны, заряд атома в молекуле компенсируется свободными электронами плазмы, и, соответственно, внутримолекулярные связи ослабевают, так что трата энергии на СВЧ термолиз (пример СВЧ термолиза воды см. лит. 9), осуществляемый воздействием внешнего источника электромагнитного поля на химические связи жидкости, меньше по сравнению с расходом энергии на термолиз пленки, не катализируемый плазмой. Второе: снижается температура лизиса воды, и, соответственно, термическая нагрузка на эмиттер уменьшается. Далее газовая смесь, образовавшаяся в результате разложения воды, состоящая из водорода, кислорода, поступает в камеру сгорания, где водород окисляется кислородом с выделением тепловой энергии.

Процесс взаимодействия электронного газа, плазмы, находящейся на поверхности туннельного эмиттера с молекулами воды, следующий.

Свободные электроны плазмы взаимодействуют с трехатомной молекулой, входя в систему со стороны атомов водорода к более электроотрицательному атому кислорода. Так как электроны свободные, то есть не связанные с ядрами атомов, то они способны конкурировать с электронами атомов водорода, не локализованными по молекулярным орбиталям к кислороду, за связь с ядром кислорода.

Таким образом, процесс трехступенчатый: ориентация диполя молекулы к заряду, продвижение ко входу в электромагнитную систему молекулы со стороны водорода и конкуренция свободных электронов за связь, так что энергия связей уменьшается и возможен процесс отделения, восстановления водорода свободным электроном плазмы и образование свободного атома водорода и гидроксильной группы, то есть под действием свободных электронов плазмы вода в прилегающем к плазменному слою, в зависимости от энергии туннелировавших электронов, изменяет свой характер на щелочной.

Процесс в целом рассмотрим элементарный, относительно возможности проведения в нем процесса туннельной эмиссии, объем кристалла арсенида галлия. Физико-химическая структура кристалла такова, что арсенид галлия содержит в ней энергетические уровни, электронные оболочки, общие для кристалла в целом, то есть надмолекулярные электронные формации. Далее именно от данных общих для всего кристалла электронных уровней происходит такой отрыв электрона, что энергии на данный процесс затрачивается существенно меньше, чем на какой-либо другой, то есть выход и образование свободных электронов в процессе низкотратного преодоления квантовыми частицами энергетического барьера.

Энергетическая трата существенно меньше, так как система электронных уровней, энергетические оболочки кристалла, обладают параметрами, отличающимися от соответствующих характеристик молекулярных орбиталей.

Дополнительная трата на данный процесс – это энерготрата на усиление и стимулирование выхода электронов, туннельной эмиссии на поверхность внешним электромагнитным полем, то есть энерготрата, часть суммарной траты на работу антенны излучения СВЧ. Электромагнитное поле данного устройства воздействует на поверхность эмиттера плазмы и на рассмотренный ниже процесс.

Далее на поверхность кристалла эмиттера, покрытого пленкой плазмы, то есть на поверхности твердого тела есть распределенный отрицательный заряд, поступает жидкость, распределяемая по ней центробежными и молекулярными силами в виде тонкой пленки.

Необходимая для эффективного, то есть энергетически выгодного процесса лизиса расчетная толщина пленки жидкости определяется, первое, исходя из физическо-химических свойств полупроводника. Максимального объема плазмы, генерируемого кристаллом минимально возможных размеров, определенный объем, заряд в кулонах, способен катализировать определенное количество находящейся в пленке жидкости. Что, в свою очередь, определяется квантовой физико-химической структурой кристалла полупроводника и такой толщиной слоя воды, что жидкость реагирует полностью с объемом выделяющейся плазмы так, что химические связи воды ослабевают настолько, что вероятно, что процесс в целом экзотермичен, то есть толщина пленки определяется экспериментально.

Источник внешнего электромагнитного поля, антенна излучения, воздействует на пленку воды заданной толщины, и в процессе взаимодействия поля с ослабленными плазмой внутримолекулярными и водородными связями химические связи молекул в пленке разрываются, вода разлагается на составляющие – водород и воду. Вырожденная плазма, электронный газ, распределенный по поверхности экрана-эмиттера, есть катализатор, в процессах на уровне химических реакций не расходуется, и исходя из этого подпитка необходима для возмещения уноса плазмы газами.

Далее, для исключения из процесса энергетических потерь частота подпитки по расположению максимумов противоположна частоте подачи внешнего переменного импульса от СВЧ-источника, и подпитка в общей цепи взаимосвязанных событий в устройстве в пространстве-времени есть первый акт. Делаем следующий вывод: восстановителем связей воды в данном энергетическом устройстве является полупроводник, в кристалле арсенида галлия есть энергетические уровни, с которых электроны способны туннелировать с выходом на поверхность, процесс туннельной эмиссии и образования плазмы на поверхности эмиттера.

Процесс возможно стимулировать внешним электромагнитным полем, уменьшая ширину энергетического барьера, подпитку расхода электронов осуществляем, подведя к полупроводнику с внешней стороны, подсоединив к контактам электрическую цепь, находящуюся под переменным электрическим током, противоположным по частотным характеристикам полю антенны излучения максимально для уменьшения нецелевого расхода энергии. Так как арсенид галлия в процессе не расходуется, определяем, что процесс каталитический, плазмохимический каталитический процесс туннельной эмиссией электронов полупроводника на поверхность и далее в тонкую пленку жидкости.

В энергетический баланс устройства включены следующие параметры: для расчета необходимо знать энтальпию реакции лизиса воды, для того чтобы рассчитать количество энергии, затрачиваемой на работу антенны излучения СВЧ, электромагнитного поля, расходуемой на процесс разложения единицы массы воды в пленке на поверхности в единицу времени, далее необходимо рассчитать энергетический выход от камеры сгорания, количество энергии, выделяющейся в процессе горения газовой смеси, состоящей из водорода и кислорода, в расчете учитывается энтальпия химической реакции горения водорода в кислороде.

В расчете массового баланса жидкости скользящей пленки по поверхности воды необходимо учесть зависимости толщины пленки жидкости от скорости и объема подачи воды на эмиттер и скорости вращения вала привода, сцепленного механически с приемной антенной СВЧ поля, далее учитываются вязкость воды и смачиваемость поверхности экрана приемной антенны. Учитывая данные параметры, мы имеем заданную толщину термолизуемой пленки и метод управления жидкостью применяем, управляющие (см. выше) параметры, независимо от положения в пространстве работу устройства.

Далее, рассчитаем зависимость параметров выходящего электромагнитного поля от количества подаваемой на антенну излучения электрической энергии и находим зависимость потенциала электрического поля равномерно распределенной по поверхности эмиттера плазмы, измеряемой в кулонах, от напряженности поля антенны излучения на поверхности антенны приема и расстояния от антенны излучения до поверхности туннельного эмиттера.

Поставим эксперимент: найдем зависимость температуры лизиса воды электромагнитным полем от потенциала холодной электронной плазмы на поверхности эмиттера и управляемой толщины пленки жидкости. Вычислив, исходя из полученных данных, количество энергии, подаваемой на приемную антенну от антенны излучения, снижающее температуру лизиса, и вероятностный результат, что данная величина меньше выхода энергии от реакции окисления в камере сгорания.

Убедившись в данном, мы сможем утверждать, что применение квантовой структуры энергетических уровней кристалла полупроводников, в том числе арсенида галлия, соответственно процесса туннельной эмиссии электронного газа на твердую поверхность и взаимодействия электронов холодной плазмы с тонкой пленкой, скользящей по поверхности эмиттера, то есть катализ холодной плазмой лизиса жидкости в пленке дает нам экзотермический выход от процесса термолизиса воды с последующим горением компонентов. То есть применение (см. выше) физических свойств квантового уровня материальных объектов и взаимодействие данных свойств с химическим уровнем материи позволяет наряду с физическими свойствами ядер атомов, реакции термоядерного синтеза, дает нам метод применения низкомолекулярных неорганических соединений, воды, в качестве источника энергии, топлива.

Данная величина, а именно рассмотренная энергетическая трата, в расчете есть в сумме с необходимой затратой электрической энергии на подпитку баланса электронного газа в системе, так как плазма диффундирует и далее уносится газами, не возобновляется необходимо доставить электроны (лептоны) в систему, применяя контакт находящегося под током проводника с полупроводником эмиттера, количество затрачиваемой энергии на подпитку плазмы находится экспериментально.

Далее, необходимо учитывать радиоотражающие свойства слоя полупроводника и массива антенны приема электромагнитного поля, численные значения данных характеристик. Экспериментально определяется толщина полупроводникового покрытия приемной антенны эмиттера (примеры формирования полупроводниковых пленок заданной толщины см. лит. 16).