Shinikizo la damu hapo zamani?

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Watafiti wengi wa kujitegemea katika utafiti wa teknolojia wana maswali. Kikundi kimoja kati yao kinachunguza teknolojia zinazowezekana, mradi tu hali za dunia za wakati uliopita zililingana na sasa. Wengine wanapendekeza mabadiliko katika hali ya kidunia, lakini hawahusiani na teknolojia zilizokuwepo duniani wakati huo. Na kwa njia, mada hii inavutia.

Kwa hivyo mabadiliko ya shinikizo yanajumuisha mabadiliko katika mali ya vitu vyote, athari za mwili na kemikali zinaendelea kwa njia tofauti kabisa. Mbinu ambazo zinatumika kwa sasa zinakuwa hazina maana au hazitumiki sana, na zile ambazo hazifanyi kazi na zisizo na matumizi kidogo zinakuwa muhimu.

Kuna utafiti mwingi juu ya mbinu za juu katika uzalishaji wa chuma, matofali (porcelain), umeme na masomo mengine mengi. Kila mtu anashangazwa na kupungua kwa kasi ambayo ilichukua ustaarabu miaka 200-300 iliyopita.

Tunajua nini kuhusu shinikizo? Je, tuna ukweli gani? Je, tunajua nadharia gani?

Ninataka kuanza na nadharia ya Larin. Ni nadharia yake kwamba muundo wa Dunia ni metal-hydride, ambayo ni mahali pa kuanzia katika ujenzi wa nadharia kwamba hapo awali shinikizo juu ya dunia lilikuwa kubwa kuliko la sasa. Tutatumia vyanzo vinavyopatikana hadharani.

Sote tunajua Ziwa Baikal - ziwa lenye kina kirefu zaidi ulimwenguni. Soma habari jambo kuu

Maji ya gesi ya miujiza

Magari ya kipekee ya bahari ya kina "Mir-1" na "Mir-2" yalipiga mbizi takriban 180 wakati wa misimu mitatu ya msafara huo, yalipata matokeo mengi chini ya Ziwa Baikal na yakasababisha kadhaa, na labda hata mamia. ya uvumbuzi wa kisayansi.

Kiongozi wa kisayansi wa msafara wa "Miry" kwenye Ziwa Baikal, Alexander Egorov, anaamini kwamba uvumbuzi wa kushangaza zaidi unahusishwa na aina zisizotarajiwa za udhihirisho wa gesi na mafuta chini ya Ziwa Baikal, ambazo ziligunduliwa. Wafanyikazi wa Taasisi ya Limnological ya Irkutsk, hata hivyo, waligundua mapema zaidi, lakini haikuwezekana kuelewa ni nini, kuiona moja kwa moja.

"Mnamo mwaka wa 2008, wakati wa msafara wa kwanza, tulipata miundo ya ajabu ya lami chini ya Ziwa Baikal," anasema mwanasayansi huyo. - Maji ya gesi huchukua sehemu kubwa katika utaratibu wa uundaji wa majengo hayo. Pengine, katika siku zijazo, nishati zote zinaweza kujengwa kwenye maji ya gesi, ambayo yatatolewa kutoka maeneo ya kina ya bahari ya bahari. Pia kuna matukio kama haya kwenye Baikal.

Mnamo mwaka wa 2009, ugunduzi muhimu pia ulifanywa kwa hydrates ya gesi ambayo yanafunuliwa chini kwa kina cha mita 1400 - volkano ya matope ya chini ya maji St. Ilikuwa tu ya tatu duniani baada ya Ghuba ya Mexico na pwani karibu na Vancouver.

Jambo lisilo la kawaida ni kwamba kawaida maji ya gesi hunyunyizwa na mvua na haiwezi kuonekana, ambayo inafanya kuwa haiwezekani kuisoma kwa msaada wa magari ya chini ya maji. Wanasayansi wanaofanya majaribio ya Mira walifanikiwa kuiona, kuipata, na kufanya uchunguzi wa kipekee.

Tulikuwa wa kwanza kusimamia kupata maji ya gesi kwenye chombo kisicho na shinikizo; hapo awali, hakuna mtu mwingine ulimwenguni aliyeweza kufanya hivi. Nadhani hii ni mazoezi ya uchimbaji wa maji ya gesi kutoka chini.

Kwa kuongeza, wakati wa kupiga mbizi, matukio ya ajabu ya kimwili yalifanyika mbele ya wanasayansi. Vipuli vya gesi vilivyonaswa kwenye mtego ghafla vilianza kubadilika kuwa hydrate ya gesi, na kisha, kina kinapungua, watafiti waliweza kuona mchakato wa mtengano wao.

Tunasoma habari zingine na kuangazia jambo kuu

Baada ya kushuka tena kwenye kina kirefu cha Ziwa Baikal, wanasayansi walianza kuita sehemu yake ya chini kuwa ya dhahabu. Amana ya hydrates ya gesi - mafuta ya kipekee - iko chini kabisa na kwa idadi kubwa. Hiyo ni kuwatoa kwenye ardhi ni shida sana.

Hawakuamini macho yao walipoona hivyo.kina ni mita 1400. Miras walikuwa tayari wanakamilisha kupiga mbizi karibu na Olkhon, wakati tahadhari ya majaribio ya bathyscaphe na waangalizi wawili - wanasayansi kutoka Taasisi ya Limnological ya Irkutsk - ilivutiwa na safu isiyo ya kawaida ya mwamba mgumu. Mwanzoni walidhani ni marumaru. Lakini chini ya udongo na mchanga, dutu ya uwazi ilionekana, sawa na barafu.

Tulipoangalia kwa karibu zaidi, ikawa wazi kwamba haya ni hydrates ya gesi - dutu ya fuwele yenye maji na gesi za methane, chanzo cha hidrokaboni. Kwa hivyo, kwa macho yao wenyewe, wanasayansi hawajawahi kuiona katika Ziwa Baikal, ingawa walidhani kuwa iko, na katika takriban maeneo gani. Sampuli zilichukuliwa mara moja kwa msaada wa manipulator.

"Tumekuwa tukifanya kazi baharini kwa miaka mingi, tukiangalia. Kumekuwa na safari kama hizo ambazo lengo lilikuwa kupata. Mara nyingi tulipata sehemu ndogo. Lakini tabaka kama hizo … Haijalishi kipande cha dhahabu kilikuwa nini. kushikilia mikononi mwangu katika kupiga mbizi hii. Kwa hiyo, kwangu ilikuwa ya ajabu. hisia ", - anasema Evgeny Chernyaev, shujaa wa Urusi, majaribio ya gari la Mir la kina-bahari.

Ugunduzi wa wanasayansi ulisisimua. Akina Mira walikuwa hapa msimu wa joto uliopita, lakini hawakupata chochote. Wakati huu, tuliweza pia kuona volkeno za gesi - hizi ni mahali ambapo methane hutoka chini ya Ziwa Baikal. Giza kama hizo zinaweza kuonekana wazi kwenye picha zilizochukuliwa na sauti ya mwangwi.

"Mnamo mwaka wa 2000, tulipokuwa tukichunguza katikati ya Baikal, tulipata muundo - volkano ya matope ya St. Petersburg. Mnamo 2005, tuligundua tochi ya gesi yenye urefu wa mita 900 katika eneo la volcano hii ya matope. Na zaidi ya miaka iliyopita., tumekuwa tukiona miali ya gesi katika eneo hili.", - anaelezea Nikolay Granin, mkuu wa maabara ya hydrology ya Taasisi ya Limnological ya Tawi la Siberia la Chuo cha Sayansi cha Urusi, mshiriki wa msafara wa "Mira" kwenye Ziwa Baikal..

Kulingana na wataalamu, hidrati za gesi zina kiasi sawa cha hidrokaboni kama katika vyanzo vyote vilivyogunduliwa vya mafuta na gesi. Wanatafutwa duniani kote. Kwa mfano, huko Japan na India, ambako kuna uhaba wa madini haya. Wanasayansi wanaamini kwamba akiba ya hidrati ya gesi katika Ziwa Baikal ni sawa na gesi katika uwanja mkubwa wa Kovykta kaskazini mwa mkoa wa Irkutsk.

"Hidrati za gesi ni mafuta ya siku zijazo. Hakuna mtu atakayeichimba kwenye Baikal. Lakini itatolewa baharini. Itakuwa katika miaka 10-20. Itakuwa mafuta kuu ya mafuta," Mikhail Grachev, mkurugenzi wa shirika hilo. Taasisi ya Limnological ya SB RAS, ina hakika.

Ilibadilika kuwa haiwezekani kuinua maji ya gesi kutoka chini ya ziwa. Katika kina cha Ziwa Baikal, chini ya shinikizo la juu na kwa joto la chini, hubakia imara. Ikikaribia uso wa ziwa, sampuli zililipuka na kuyeyuka.

Baada ya saa chache majini ya Mir-1 na Mir-2 yatapiga mbizi mpya kwenye Ziwa Baikal. Washiriki wa msafara wataendelea na uchunguzi wao wa Lango la Olkhon. Wanasayansi wana hakika kwamba ziwa takatifu huhifadhi siri nyingi zaidi ambazo wanapaswa kufunua.

Hebu tusome kuhusu hidridi za chuma

Hidrojeni - mifumo ya chuma

Mifumo ya hidrojeni-chuma mara nyingi ni prototypes katika utafiti wa idadi ya mali ya msingi ya kimwili. Unyenyekevu uliokithiri wa mali ya elektroniki na wingi wa chini wa atomi za hidrojeni hufanya iwezekanavyo kuchambua matukio katika ngazi ya microscopic. Kazi zifuatazo zinazingatiwa:

Upangaji upya wa msongamano wa elektroni karibu na protoni katika aloi yenye viwango vya chini vya hidrojeni, ikiwa ni pamoja na mwingiliano mkali wa elektroni.

Uamuzi wa mwingiliano usio wa moja kwa moja katika tumbo la chuma kwa njia ya usumbufu wa "kioevu cha elektroni" na deformation ya kimiani ya kioo.

Katika viwango vya juu vya hidrojeni, tatizo linatokea kwa kuundwa kwa hali ya metali katika aloi na utungaji wa nonstoichiometric.

Aloi za hidrojeni-chuma

Hidrojeni iliyojanibishwa kwenye viunga vya matriki ya chuma hupotosha kwa urahisi kimiani ya fuwele. Kutoka kwa mtazamo wa fizikia ya takwimu, mfano wa "gesi ya kimiani" inayoingiliana hugunduliwa. Ya riba hasa ni utafiti wa mali ya thermodynamic na kinetic karibu na pointi za mabadiliko ya awamu. Kwa joto la chini, mfumo mdogo wa quantum huundwa na nishati ya juu ya vibrations za sifuri na kwa amplitude kubwa ya uhamisho. Hii inafanya uwezekano wa kusoma athari za quantum wakati wa mabadiliko ya awamu. Uhamaji mkubwa wa atomi za hidrojeni kwenye chuma hufanya iwezekanavyo kusoma michakato ya uenezi. Sehemu nyingine ya utafiti ni fizikia na kemia ya kimwili ya matukio ya uso ya mwingiliano wa hidrojeni na metali: kuoza kwa molekuli ya hidrojeni na adsorption juu ya uso wa hidrojeni ya atomiki. Ya riba hasa ni kesi wakati hali ya awali ya hidrojeni ni atomiki, na hali ya mwisho ni Masi. Hii ni muhimu wakati wa kuunda mifumo ya metali-hidrojeni ya metastable.

Utumiaji wa mifumo ya hidrojeni - chuma

Utakaso wa hidrojeni na vichungi vya hidrojeni

Madini ya unga

Matumizi ya hidridi za chuma katika vinu vya nyuklia kama wasimamizi, viashiria, n.k.

Kutengana kwa isotopu

Fusion reactors - uchimbaji wa tritium kutoka lithiamu

Vifaa vya kutenganisha maji

Kiini cha mafuta na elektroni za betri

Hifadhi ya hidrojeni kwa injini za gari kulingana na hidridi za chuma

Pampu za joto kulingana na hidridi za chuma, ikiwa ni pamoja na viyoyozi vya magari na nyumba

Waongofu wa nishati kwa mimea ya nguvu ya joto

Hidridi za chuma za intermetallic

Hydrides ya misombo ya intermetallic hutumiwa sana katika sekta. Betri nyingi zinazoweza kuchajiwa na vikusanyiko, kwa mfano, kwa simu za rununu, kompyuta za mkononi (laptops), kamera za picha na video zina elektrodi ya hidridi ya chuma. Betri hizi ni rafiki wa mazingira kwani hazina cadmium.

Je, tunaweza kusoma zaidi kuhusu hidridi za chuma?

Kwanza kabisa, kufutwa kwa hidrojeni katika chuma hugeuka kuwa sio kuchanganya rahisi na atomi za chuma - katika kesi hii, hidrojeni inatoa elektroni yake, ambayo ina moja tu, kwa benki ya kawaida ya nguruwe ya suluhisho, na inabaki kuwa protoni "uchi" kabisa. Na vipimo vya protoni ni mara elfu 100 (!) Ndogo kuliko vipimo vya atomi yoyote, ambayo hatimaye (pamoja na mkusanyiko mkubwa wa chaji na wingi wa protoni) inaruhusu hata kupenya kwa undani ndani ya ganda la elektroni la atomi zingine. (uwezo huu wa protoni tupu tayari umethibitishwa kwa majaribio). Lakini ikipenya ndani ya atomi nyingine, protoni, kana kwamba, huongeza chaji ya kiini cha atomi hii, na kuongeza mvuto wa elektroni kwake na hivyo kupunguza saizi ya atomi. Kwa hiyo, kufutwa kwa hidrojeni katika chuma, bila kujali jinsi inaweza kuonekana kuwa ya kushangaza, inaweza kusababisha sio kupoteza kwa ufumbuzi huo, lakini, kinyume chake, kwa kuunganishwa kwa chuma cha awali. Katika hali ya kawaida (yaani, kwa shinikizo la kawaida la anga na joto la kawaida) athari hii haifai, lakini kwa shinikizo la juu na joto ni muhimu sana.

Kama unavyoweza kuelewa kutokana na yale uliyosoma, kuwepo kwa hidridi kunawezekana katika wakati wetu.

Athari zinazoendelea chini ya hali zilizopo zinathibitisha kwamba baadhi ya vitu vina uwezekano mkubwa wa kutokea wakati wa kuongezeka kwa shinikizo kwenye ardhi. Kwa mfano, majibu ya kupata hidridi ya alumini. Kwa muda mrefu iliaminika kuwa hidridi ya alumini haiwezi kupatikana kwa mwingiliano wa moja kwa moja wa vitu, kwa hivyo, njia zisizo za moja kwa moja zilizo hapo juu zilitumiwa kwa muundo wake. Walakini, mnamo 1992, kikundi cha wanasayansi wa Urusi kilifanya muundo wa moja kwa moja wa hidridi. kutoka kwa hidrojeni na alumini, kwa kutumia shinikizo la juu (juu ya 2 GPa) na joto (zaidi ya 800 K). Kutokana na hali mbaya sana ya mmenyuko, kwa sasa njia hiyo ina thamani ya kinadharia tu. Kila mtu anajua kuhusu majibu ya mabadiliko ya almasi katika grafiti na kinyume chake, ambapo kichocheo ni shinikizo au kutokuwepo kwake. Kwa kuongeza, tunajua nini kuhusu mali ya vitu kwa shinikizo tofauti? Kivitendo hakuna kitu.

Kwa bahati mbaya, bado hatuna nadharia ya sheria zinazohusiana na mabadiliko katika mali ya kemikali na kimwili ya vitu kwa shinikizo la juu, kwa mfano, hakuna thermodynamics ya shinikizo la ultrahigh. Katika eneo hili, wajaribu wana faida wazi juu ya wananadharia. Katika kipindi cha miaka kumi iliyopita, watendaji wameweza kuonyesha kwamba katika shinikizo kali, athari nyingi hutokea ambazo haziwezekani katika hali ya kawaida. Kwa hivyo, kwa bar 4500 na 800 ° C, awali ya amonia kutoka kwa vipengele mbele ya monoxide ya kaboni na sulfidi hidrojeni huendelea na mavuno ya 97%.

Lakini hata hivyo, kutoka kwa chanzo hicho hicho tunajua kwamba Ukweli hapo juu unaonyesha kuwa shinikizo la juu sana lina athari kubwa sana kwa mali ya vitu safi na mchanganyiko wao (suluhisho). Tumetaja hapa sehemu ndogo tu ya athari za shinikizo la juu linaloathiri mwendo wa athari za kemikali (haswa, juu ya athari za shinikizo kwenye usawa fulani wa awamu.) Kuzingatia kamili zaidi ya suala hili lazima pia kujumuisha data juu ya athari za shinikizo kwenye viscosity, mali ya umeme na magnetic ya dutu, nk..

Lakini uwasilishaji wa data kama hii ni zaidi ya upeo wa brosha hii. Ya riba kubwa ni kuonekana kwa mali za metali katika zisizo za metali kwa shinikizo la ultrahigh. Kimsingi, katika matukio haya yote, tunazungumzia juu ya msisimko wa atomi, na kusababisha kuonekana kwa elektroni za bure katika dutu, ambayo ni tabia ya metali. Inajulikana, kwa mfano, kwamba saa 12,900 atm na 200 ° (au 35,000 kwa joto la kawaida) fosforasi ya njano inabadilika bila kubadilika kuwa muundo mnene - fosforasi nyeusi, ambayo inaonyesha mali ya metali ambayo haipo katika fosforasi ya njano (kung'aa kwa metali na umeme wa juu. conductivity). Uchunguzi kama huo ulifanywa kwa tellurium. Katika suala hili, kutaja kunapaswa kufanywa kwa jambo moja la kuvutia lililogunduliwa katika utafiti wa muundo wa ndani wa Dunia.

Ilibadilika kuwa msongamano wa Dunia kwa kina sawa na takriban nusu ya radius ya Dunia huongezeka kwa ghafla. Hivi sasa, mamia ya maabara katika nchi zote za dunia wanasoma mali mbalimbali za vitu kwa shinikizo la ultrahigh. Walakini, miaka 15-20 tu iliyopita kulikuwa na maabara chache sana.

Sasa tunaweza kuangalia tofauti kabisa katika taarifa za baadhi ya watafiti kuhusu matumizi ya umeme katika siku za nyuma na maeneo ya ibada kupata madhumuni ya vitendo. Kwa nini? Kwa shinikizo la kuongezeka, conductivity ya umeme ya dutu huongezeka. Je, dutu hii inaweza kuwa hewa? Tunajua nini kuhusu umeme? Je, unafikiri kulikuwa na zaidi au chini yao na shinikizo lililoongezeka? Na ikiwa tutaongeza nyuga za sumaku za dunia, je, hatutaweza kufanya jambo fulani kwa upepo wa umeme (hewa) na kuba za shaba? Tunajua nini kuhusu hili? Hakuna.

Hebu fikiria, udongo unapaswa kuwa nini katika anga iliyoinuliwa, ni muundo gani ambao tungeona? Je, hidridi zinaweza kuwepo kwenye tabaka za juu za udongo, au angalau zingelala kwa kina kipi chini ya shinikizo lililoongezeka? Kama tulivyosoma tayari, uwanja wa matumizi ya hidridi ni pana. Ikiwa tunadhania kwamba katika siku za nyuma kulikuwa na uwezekano wa hidridi za madini (au labda mashimo makubwa ya wazi yalikuwa tu ya madini ya hidridi hapo awali?), Kisha mbinu za uzalishaji wa vifaa mbalimbali zilikuwa tofauti. Sekta ya nishati pia itakuwa tofauti. Mbali na umeme wa tuli unaozalishwa, itawezekana kutumia hidridi za gesi, hidridi za chuma katika injini za zamani. Na kutokana na msongamano wa anga, kwa nini usiwepo kwa vimana vya kuruka?

Tuseme janga la kiwango cha sayari limetokea (inatosha tu kubadili shinikizo kwenye Dunia) na maarifa yote juu ya asili ya jambo hayana maana, maafa mengi yanayosababishwa na mwanadamu yanatokea. Kwa mtengano wa hidridi, kutolewa kwa kasi kwa hidrojeni kungetokea, baada ya hapo kuwasha kwa hidrojeni, metali, dutu yoyote ambayo haikuwa thabiti chini ya hali mpya itawezekana. Sekta nzima inayofanya kazi vizuri inaporomoka. Mwako wa hidrojeni ungesababisha uundaji wa maji, mvuke (hello kwa wafuasi wa mafuriko) Na tunajikuta katika miaka 200-300 iliyopita na mvuto wa farasi, na majaribio yote na uvumbuzi katika hali mpya iliyoundwa za ulimwengu unaozunguka.

Sasa tunavutiwa na makaburi ya zamani na hatuwezi kuyarudia. Lakini si kwa sababu wao ni wajinga au wajinga, lakini kwa sababu katika siku za nyuma kunaweza kuwa na hali nyingine na, ipasavyo, mbinu tofauti za kuunda.