Gospodarka, OZE
Innowacyjna chemia energetyczna?
Przesłanka: zmiana natężenia pola elektrycznego (elektromagnetycznego).
Woda w tej idei wybrana jest jako tanie medium energetyczne posiadające wiele możliwości przemiany form energii na energię kinetyczną i potencjalną pod wpływem zmian natężenia pola elektrycznego (stanowiących zamianę dotyczącą zmian pola elektromagnetycznego) na poziomie atomowym/cząsteczkowym, tj. przemieszczanie się atomów, molekuł, jonów, rotacja, oscylacje, poziomy energetyczne elektronów, oddziaływania międzycząsteczkowe. Przyroda przetwarza energię elektromagnetyczną fotonów w biostrukturach. Przemiany energetyczne są skwantowane. Wpływ zmian natężenia pola elektrycznego (elektromagnetycznego) na struktury atomowe/cząsteczkowe zależy od energii fotonów, E = hv. Zmiany natężenia pola elektrycznego działają również na nośniki ładunku elektrycznego niezwiązane w strukturach materii. Stąd ułożenie w zbiorniku cząsteczek wody z elektronami nienależącymi do cząsteczek wody. Elektrony te jako bardziej "swobodne" - dalej umownie określane jako elektrony swobodne dla rozróżnienia względem elektronów związanych, które stanowią cząsteczkę wody - powinny być bardziej wrażliwe od cząsteczek wody na każde zmiany natężenia pola elektrycznego (elektromagnetycznego).
Zatem czy elektrony swobodne mogą być pośrednikiem w przemianie form energii z cząsteczkami wody?
Ułożenie: elektrony swobodne przyjmują zmianę energii kinetycznej w formie ciągłej oraz przekazują cząsteczkom wody zmianę tej w formie skwantowanej? Gdyby to było możliwe, to elektrony te mogłyby zmieniać energię kinetyczną i potencjalną, wzbudzać, jonizować, rozdzielać cząsteczkę wody na tlen i wodór, generować w układzie oddziaływania elektromagnetyczne, przemiany fizyczno-chemiczne. Przemiana taka utrzymana w czasie byłaby odwracalna. Raz wzbudzona zmiana natężenia pola elektrycznego (elektromagnetycznego) nie zanika. Energia tej zmiany, energia fotonów, może być zamieniona na energię związaną z nośnikiem ładunku elektrycznego: fotony -> elektrony swobodne -> H2O (skwantowana forma struktury molekularnej materii).
W tym ułożeniu innowacyjna chemia energetyczna oparta jest na nadmiarowej ilości nośników ładunku elektrycznego w układzie w postaci elektronów swobodnych. Współczesna elektroenergetyka oparta jest na zrównoważonej ilości nośników elektrycznych ładunków dodatnich i ujemnych.
Idea:
wpływ zewnętrzny zmian natężenia pola elektrycznego (elektromagnetycznego) na swobodne elektrony -> nieskwantowana zmiana energii kinetycznej swobodnych elektronów -> skwantowane oddziaływanie energetyczne swobodnych elektronów na strukturę cząsteczki wody
Przyroda gromadzi energię fotonów poprzez przetwarzanie jej w biostrukturach przez długi okres czasu. Inwestor potrzebuje technologii i techniki, wstawienia w naturę termodynamiczną elektromagnetycznego otoczenia energetycznego układu, maszyny, wymyślonego cyklu przemiany o wiele krótszego, a nawet co najwyżej 24 godzinnego. Węgiel, gaz ziemny, ropa naftowa, pierwiastki paliwa nuklearnego, to formy naturalnego magazynu materialnych środków energetycznych. Na tym rozwinięty został przemysł. Cywilizacja techniczna potrzebuje własnej metody magazynu energii, skoncentrowania mocy energetycznej, niezależnej od materialnych środków kopalnych. Korzystanie z form energii przez przemysł, maszyny, związane jest z tarciem, wytwarzaniem promieniowania termicznego. Jesteśmy zanurzeni w energetycznym polu elektromagnetycznym. I w zakresie technicznym w objęciu naturalnych zmian natężenia pola elektrycznego (elektromagnetycznego) potrzebujemy urządzenia elementarnego, energetycznego, ekologicznego, ekonomicznego, umożliwiającego sterowanie, ukierunkowanie, uporządkowanie, przemiany form energii.
Dodane 04.09.2021 r.
Miara:
Zmiana w układzie energii elektromagnetycznej (Ef) na energię kinetyczną elektronów (Ek) i jej zmiana na zmianę formy energii związanej z ruchem (postępowym, wirowym) molekuły wody (Em) oraz w kwantowej strukturze molekularnej cząsteczki wody (Es):
ΔEf (fotony) -> ΔEk (elektrony) -> ΔEm (molekuła wody) w tym przypadki ΔEs (kwantowa struktura H2O)
Zatem w pierwszym przybliżeniu układa się statystyka prawdopodobnieństwa skwantowanego oddziaływania energetycznego swobodnego elektronu z ułożeniem energetycznym cząsteczki wody. Zmiany natężenia pola elektrycznego (elektromagnetycznego), fotony, oddziałujące ze swobodnymi elektronami zmieniają ich prędkość (kierunek i szybkość). Elektron swobodny musi posiadać odpowiednią energię kinetyczną o wartości dopasowanej do zmiany kwantowej w strukturze molekuły wody. Gdy posiada za małą energię kinetyczną, aby dokonać ingerencji w wewnętrzny układ energetyczny molekuły wody, to się odbije od cząsteczki wody, zmieniając swój oraz jej pęd i energię kinetyczną. Aby elektrony swobodne ingerowały w wiązania wodorowe, dokonywały jonizacji cząsteczki wody, rozdzielały molekuły wody na atomy wodoru i tlenu, to muszą posiadać stosowną do tych zmian kwantowych energię kinetyczną.
Woda jest najtrwalszym związkiem tlenowca z wodorem. Jej dysocjacja termiczna
H2O ⇌ H2 + ½O2 ΔE 285,8 kJ/mol
staje się znacząca dopiero w temperaturze kilku tysięcy stopni Celsjusza. Np. w 3200 °C zdysocjowane na pierwiastki jest ok. 30% cząsteczek H2O.
Zatem dla zjawiska molekularnej dysocjacji termicznej cząsteczki wody temperatura jest wysoka. Ponieważ zachodzi tylko wpływ zmian natężenia pola elektrycznego (elektromagenetycznego, fotonów) na cząsteczki wody. W przypadku ułożenia w układzie cząsteczek wody z elektronami swobodnymi, to te elektrony musiałyby być pośrednikiem w przemianie energetycznej o wartości ΔE 285,8 kJ/mol. Jeden mol zawiera 6,022 • 1023 obiektów elementarnych.
Wprowadzenie swobodnych elektronów zmienia elektryczny stan energetycznej energii potencjalnej w układzie. Stąd w tej idei byłaby to "dysocjacja termiczna na swobodnych elektronach" - na swobodnych elektronach w ramach uwarunkowań swobody w układzie.
Niech Ed = 285,8 kJ, energia dysocjacji termicznej cząsteczki wody. W ramach spektrum promieniowania słonecznego wyróżnia się zakresy fal tzw. bliskiej podczerwieni od 700 do 1400 nm. Zatem dla bieżących rozważań przyjmijmy wartość średnią tego promieniowania ok. λ = 1000 nm, energia fotonów Ef (λ = 1000nm), Ef = hv, Ef = h * c /λ.
h = 6,626 • 10-34 Js – stała Plancka, c = 3 •108 m/s – prędkość światła w próżni
Ed /Ef = n - ilość fotonów
Ed /1 s - energia ilości n fotonów na jednostkę czasu
Ed /1 m2 - energia ilości n fotonów na jednostkę powierzchni
Ed /1 m3 - energia ilości n fotonów na jednostkę objętości
Ef = 6,626 • 10-34 * 3 •108 / 106 [ J ]
Ef = 19,878 • 10-20 J
Dla promieniowania elektromagnetycznego o długości fali 1μm (podczerwień) częstotliwość promieniowania v = 3•1014 Hz, a energia fotonu Ef = ~2•10-19 J.
Ilość tego rodzaju fotonów, których suma energii odpowiada energii dysocjacji termicznej 1 mola cząsteczek wody wynosi w przybliżeniu n = 15•1023 fotonów (142900 • 1019 = 285,8 kJ / 2•10-19 J), ok. 2,5 mola fotonów termicznych (bliskiej podczerwieni).
1 wat (1 W) = 1 J / 1 s
Zatem rozważana w tej idei moc promieniowania termicznego to w uogólnieniu rząd wielkości 285,8 kW.
Rozkład spektralny promieniowania słonecznego:
Irradiancja (natężenie napromienienia).
Stąd w tym ułożeniu moc wybranych fotonów termicznych wynosi ok. 700 W/m2. Dla rozważanej ilości mocy 285,8 kW (względem dysocjacji termicznej jednego mola cząsteczek wody) potrzeba ok. 400 m2.
Wybrany powyżej torus związany jest z przesłaną o ruchu obiegowym "materii hydroelektronowej". Pole powierzchni torusa wynosi P = 4π2Rr, a objętość V = 2π2Rr2, gdzie R - promień torusa (obwodu), r - promień okręgu ("rury torusa"). Niech R = 5 m i r = 2 m, wówczas P = ~ 400 m2 oraz V = ~ 400 m3.
Niech w tym ułożeniu masa molowa cząsteczek wody wynosi 18 g/mol oraz w warunkach normalnych objętość molowa pary wodnej wynosi V = 22,4 dm3, a w objętości 400 m3 zawartych jest 17 857 moli cząsteczek wody (321,4 kg). Stąd czas dostarczenia energii o wartości równej energii do rozdzielenia cząsteczek na tlen i wodór poprzez promieniowanie termiczne wybranych p/w fotonów dla wszystkich moli cząsteczek wody zawartych w objętości dobranego torusa wynosi 17 857 s, czyli ok 5 godzin.
Dodane 05.09.2021 r.
Nie znamy metody gromadzenia w maszynie energii promieniowania termicznego poprzez jej ingerencję w strukturę molekularną cząsteczek wody do poziomu rozdzielenia jej na tlen i wodór poprzez układ termodynamiczny stężenia elektronów swobodnych względem cząsteczek wody.
Wymagana sprawność systemu to ilość przekształconej z natury formy energii E = hv w czasie i przestrzeni niezbędna dla metod sterowania przemianami form energii w technicznych układach ruchu mechanicznego, elektroenergetycznego, cieplnego.
*
W tej idei elektron jako nośnik ładunku elektrycznego oddziałuje z cząsteczką wody (rozkład ładunku dookoła cząsteczki wody: kolor czerwony – cząstkowy ładunek ujemny, kolor niebieski – cząstkowy ładunek dodatni) poprzez pole elektryczne oraz impet.
*
Model działanie siły Lorentza na swobodny elektron poprzez wpływ zmiany natężenia składowych pola elektromagnetycznego:
ΔEf (fotony) -> ΔEk (elektrony)
Siła Lorentza czyni zmianę szybkości elektronu i zmianę kierunku wektora prędkości elektronu.
*
Elektrony swobodne wprowadzone z działa elektronowego strumieniem do zbiornika będą się odpychać od siebie. Będą również oddziaływać na materię konstrukcyjną zbiornika. Zatem powinny dążyć do wewnętrznej powierzchni zbiornika. Zachodzi zatem w tej idei konfrontacja ułożenia trwałości struktur pomiędzy materią ścianek zbiornika i cząsteczek wody wobec ingerencji fotonów termicznych i elektronów swobodnych.
*
Raz wprowadzona do "reaktora" materia hydroelektronowa (cząsteczki wody i elektrony swobodne), oznaczenie symboliczne - 2 cząsteczki wody i 2 elektrony swobodne (kropki) - "OH2 : H2O" musiałaby pozostać w nim. Idea metody reaktora ma ukierunkować przepływ energii wykorzystując odwracalność zmian energetycznych molekuł wody. Elektrownie wiatrowe wykorzystują ruch masy gazów (cząsteczek powietrza). Elektrownie fotowoltaiczne wykorzystują kwantową ingerencję w elektromagnetyczną strukturę energetyczną materii. Zatem w tej idei reaktor hydroelektronowy zamiera w sobie ułożenia podobieństwa (gaz, fotony) wzbogaconego o elektrony swobodne.
otoczenie termiczne ~> [ reaktor hydroelektronowy ] = > [ użytkowe metody energetyczne ] ~> otoczenie termiczne
Dodane 07.09.2021 r.
Potencjalne możliwości ingerencji swobodnych elektronów w strukturę atomowo-cząsteczkową H2O nie ograniczają się do rozdzielania molekuły wody na tlen i wodór, w postaci atomowej i cząsteczkowej, które również są energetycznie skwantowanymi strukturami materii. W idei marketingu OZE reaktor hydroelektronowy może stanowić układ z elektrowniami wiatrowymi i fotowoltaicznymi. Czysta woda (redestylowana), para wodna i swobodne elektrony, są technicznie możliwe do uzyskania, podobnie zbiornik z próżnią techniczną i wypełniony promieniowaniem termicznym oraz wyposażony w wymiennik ciepła. Zatem zachodzi przesłanka o wielu możliwych patentach. Jakie oddziaływanie na materię, taki patent. W szczególności oddziaływanie swobodnymi elektronami i fotonami na cząsteczki wody oraz materię konstrukcji reaktora hydroelektronowego. Wiedza o cząsteczkach wody i elektronach jest znacząca w nauce i w przemyśle. Idea hydroelektronowa to poszukiwanie ułożenia nowego, energetycznego, zastosowania molekuł wody i elektronów swobodnych nienależących do cząsteczek wody w metodzie nadmiarowej ilości nośników ładunku elektrycznego w układzie. Poglądowe rozmiary "cylindra" reaktora hydroelektronowego to np. wielkość chłodni kominowej.
