آیا الکترولیت میدان مغناطیسی دارد؟ روش تولید اکسیژن و هیدروژن

پکس (MGD). ایده اصلی این است. در محفظه کار (شکل 2)، به لطف محصولات احتراق سوخت، دمای چند هزار درجه حفظ می شود. و در این دما، گاز به طور طبیعی به شدت یونیزه می شود. برای افزایش یونیزاسیون گاز رسانای الکتریکی، مواد افزودنی حاوی سزیم، کلسیم و پتاسیم به آن اضافه می شود. پلاسمای حاصل با سرعت بالا از طریق کانالی با سطح مقطع متغیر که در یک میدان مغناطیسی قوی قرار دارد دمیده می شود. همانطور که مشخص است، الکترون‌ها و یون‌های جریان پلاسما - ذرات باردار الکتریکی - تحت تأثیر نیروهایی قرار می‌گیرند که آنها را به سمت الکترودهای بالایی یا پایینی منحرف می‌کنند. جریان الکتریکی ظاهر می شود.

در کشور ما هم اکنون تاسیسات MHD نیمه صنعتی ایجاد شده و جریان الکتریکی نیز گرفته شده است.

امروز پیشنهاد می کنیم مدلی از ژنراتور MHD را مونتاژ و آزمایش کنیم. ما جریان گاز یونیزه را با جریان الکترولیت جایگزین کردیم. معنی این جایگزینی تغییر نمی کند. مدل یک ژنراتور MHD مایع نه تنها وجود یون‌های آزاد در الکترولیت‌ها و عدم وجود آنها در محلول‌های دیگر را به شما نشان می‌دهد، بلکه وجود نیروی انحرافی را نیز نشان می‌دهد که بر روی یون‌ها در یک میدان مغناطیسی تأثیر می‌گذارد، که مطمئناً طول می‌کشد. در یک ژنراتور مغناطیسی هیدرودینامیکی قرار دهید.

دستگاه یک بلوک مستطیلی پلکسی گلاس 1 (شکل 3) به ابعاد 120 × 26 × 18 میلی متر است که در داخل آن یک کانال استوانه ای به قطر 12 میلی متر در تمام طول سوراخ شده است. در امتداد کانال دو نوار مسی یا برنجی با مقطع سگمنتال (صفحات خازن، الکترودها) 2 وجود دارد که به پایانه های 3 متصل می شوند. نوک سینه های آلومینیومی 4 در امتداد لبه های دستگاه قرار می گیرند.

اتصالات لوله های لاستیکی استوانه های پلکسی گلاس 5 به لبه های جلو و پشت بلوک چسبانده شده است که روی آن آهنرباهای حلقه ای سرامیکی 6 با قطر 20 میلی متر از مجموعه تولید شده توسط صنعت برای مدارس قرار داده شده است. دستگاه مجهز به میله 7 برای نصب در سه پایه می باشد.

هر یون الکترولیت در حال جریان (محلول برومید پتاسیم، کلرید سدیم) توسط یک نیروی انحرافی یا، همانطور که به آن، نیروی لورنتس می‌گویند، وارد عمل می‌شود.

در اثر جدا شدن یون ها، میدان الکتریکی ایجاد می شود که نیروهای کولنی آن نیروی لورنتس را متعادل می کند:

E = ^f = VB، U = dVB.

در اینجا U اختلاف پتانسیل بین الکترودها است،

V سرعت یونها (جریان) است.

ب - القاء میدان مغناطیسی,

d فاصله بین الکترودها است.

از آنجایی که مقاومت الکتریکی محلول بسیار کوچک است، قدرت جریان برای اندازه گیری توسط یک گالوانومتر از یک ولت متر نمایش مدرسه کافی است.

با تغییر تعداد آهنرباها، سرعت جریان الکترولیت، غلظت آن و خود الکترولیت، می توانید یک سری آزمایشات سرگرم کننده برای مطالعه وابستگی emf انجام دهید. ژنراتور MHD در القای میدان مغناطیسی، سرعت جریان، غلظت یون، بار و جرم آنها.

UDC 541.13

حرکت الکترولیت و آزادسازی فلز تحت شرایط تأثیر میدان الکتریکی و مغناطیسی

N.P. گورلنکو، جی.ام. موکروسوف

ایمیل دانشگاه دولتی معماری و عمران تومسک: [ایمیل محافظت شده]

فرآیندهای رهاسازی فلز و توسعه جریان های مایع همرفتی تحت تأثیر میدان های الکتریکی و مغناطیسی ثابت متقاطع با استفاده از مثال الکترولیز سولفات مس با غلظت های مختلف در نظر گرفته می شود. وابستگی فرآیندهای انتقال جرم و تبادل جرم در یک سلول متقارن محور حلقه به بزرگی القای مغناطیسی و چگالی جریان نشان داده شده است.

مشخص شده است که اثر میدان مغناطیسی بر سیستم های ناهمگن آب نمک منجر به تشدید فرآیندهای انتقال جرم و تبادل جرم می شود. مکانیسم این پدیده ها به خوبی درک نشده است. یکی از راه های ممکن و آموزنده برای مطالعه فرآیندهایی که تحت تأثیرات خارجی رخ می دهند، استفاده از سیستم های الکتروشیمیایی به عنوان سیستم های مدل است. با این حال، به طور کلی پذیرفته شده است که اثرات گالوانومغناطیسی به طور قابل توجهی در موادی که الکترون ها حامل بار هستند آشکار می شود. در مایعات، به دلیل تحرک کم یون ها در محلول ها و نیاز به رعایت شرایط خنثی الکتریکی، فرآیندهای توسعه انتقال جهت ذرات اهمیتی ندارد. از سوی دیگر، حرکت یک مایع رسانای الکتریکی در حضور میدان مغناطیسی به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته و از منظر قوانین هیدرودینامیک توصیف شده است. در این مورد، به عنوان یک قاعده، تعامل با میدان مغناطیسی یک ذره باردار در حال حرکت در یک مایع در نظر گرفته نمی شود. امکان ایجاد جریان مستقیم ماده در پس زمینه حرکت آشفته مولکول ها عملاً در نظر گرفته نمی شود. کامل ترین نظری و مطالعات تجربیدر این راستا در آثار منعکس شده است.

هدف از این کار بررسی توسعه جریان های مایع هدایت شده در شرایط میدان های الکتریکی و مغناطیسی متقاطع و شناسایی الگوهای تشدید فرآیندهای ناهمگن با استفاده از روش مغناطیسی الکترولیز است.

انتخاب یک سیستم الکتروشیمیایی به عنوان سیستم مدل به این دلیل است که انتقال جرم نیز یک انتقال است بارهای الکتریکی. بدین ترتیب جریان ماده و جریان در اینجا متغیر واحدی هستند. سرعت انتقال جرم را می توان با نیرو تعیین کرد جریان الکتریکی، که به طور قابل توجهی مطالعه سینتیک انتقال جرم را تحت تأثیرات خارجی تسهیل می کند.

این کار تأثیر میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ثابت متقاطع بر محلول‌های سولفات مس را بررسی کرد. هنگام استفاده از یک سلول الکتروشیمیایی مستطیلی، توزیع یون های مس در امتداد ارتفاع الکترولیت در نزدیکی الکترود و تأثیر منیزیم مورد بررسی قرار گرفت (بر اساس انتشار مس در بخش های "برچسب" الکترود).

میدان نخ به خروجی فلز. جداسازی مس در حالت گالوانوستاتیک با جریان 3-10 اینچ 2 آمپر به مدت 1.8-103 ثانیه بر روی یک کاتد پلاتین 12 مقطعی انجام شد. پوشش محافظ لایه با استفاده از روش فوتولیتوگرافی میدان مغناطیسی با القای B به گونه ای اعمال شد که نیروی لورنتس که بر ذرات باردار در محلول وارد می شود عمود بر جهت حرکت ذرات تحت تأثیر قرار می گیرد. میدان الکتریکی.

از آنجایی که مطالعه جریان های همرفتی در یک سلول مستطیلی نیاز به تکنیک های تجسم خاصی دارد، این مطالعات در یک سلول استوانه ای نیز انجام شد که یک الکترود داخلی پلاتین با قطر HO-2 متر و یک الکترود کربن خارجی با قطر 4 بود. -10-2 متر.

در جدول شکل 1 داده های تجربی در مورد توزیع مس بر روی مقاطع کاتدی را در یک سلول مستطیلی با استفاده از مثال محلول 0.02 M سولفات مس نشان می دهد.

از نتایج تجربی در مورد توزیع مس بر روی مقاطع الکترود، می توان نتیجه گرفت که اثر میدان مغناطیسی نیست.

جدول 1. توزیع مس بر روی مقاطع کاتد پلاتین در طی الکترولیز محلول سولفات 0.02 مولار سولفات مس بدون و با قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی

شماره مقطع کاتد مقدار مس ته نشین شده، 10 اینچ 3 گرم

D = 0 T B = 0.2 T

1 0.86 + 0.02 0.93 ± 0.02

2 0.02 ± 0.87 0.02 ± 0.94

3 0.02 ± 0.85 0.02 ± 0.94

4 0.03 ± 0.83 0.03 ± 0.92

5 0.02 ± 0.86 0.02 ± 0.94

6 0.02 ± 0.84 1.02 + 0.03

7 0.84 + 0.02 0.99 ± 0.02

8 0.02 ± 0.88 0.02 ± 0.94

9 0.03 ± 0.85 0.02 ± 0.93

10 0.02 ± 0.84 0.02 ± 0.88

11 0.02 ± 0.85 0.03 ± 0.90

12 0.02 ± 0.85 0.03 ± 0.88

جدول 2. مقدار کل مس ته نشین شده از محلول هایی با غلظت های مختلف در شرایط عادی و در معرض میدان مغناطیسی

غلظت الکترولیت، M مقدار کل مس ته نشین شده، 10 اینچ 3 گرم

5 = 0 T 5 = 0.2 T

0.02 8.5 ± 0.03 9.4 ± 0.02

0.05 10.5 ± 0.02 11.7 + 0.02

1.0 0.03 ± 14.5 0.03 ± 15.9

Fo _1pgn!gvn

از معادلات (4) نتیجه می شود که مقاومت سلول و جریانی که از آن می گذرد به شعاع آن بستگی ندارد، در حالی که شدت جریان الکتریکی یک کمیت وابسته است. میدان الکتریکی با نزدیک شدن به الکترود داخلی افزایش می یابد. در صورت عدم هم زدن در محلول، مشخصات غلظت الکترولیت بر این اساس تغییر می کند. هنگام هم زدن، گرادیان غلظت است

این فقط در مناطق مرزی رخ می دهد. مقدار نیروی لورنتس (E، = 1eVI) با E متناسب است، بنابراین، هنگامی که ESh، با در نظر گرفتن (3)، هنگام نزدیک شدن به الکترود داخلی نیز افزایش می یابد -

باعث توزیع مجدد قابل توجه یون های فلزی در محلول در طول ارتفاع آن در گرم می شود و مقدار مس ته نشین شده برای هر یک از غلظت های محلول مورد مطالعه به طور متوسط ​​10 درصد افزایش می یابد (جدول 2).

نتیجه به‌دست‌آمده را می‌توان با کاهش اضافه ولتاژ رسوب الکتریکی فلز توضیح داد، به عنوان مثال، به دلیل وقوع جریان‌های همرفتی، که مشاهده تجربی آنها در یک سلول متقارن محور حلقه به صورت بصری راحت است.

تحت تأثیر نیروی میدان الکتریکی E = geE، یون های جرم m با شتاب aE~ geE/m حرکت می کنند. سرعت متوسط ​​آنها در جهت میدان الکتریکی در طول زمان x0 را می توان برابر با:

uE = aEx0 = geEt(/m =\xE = rP^E، (1) که در آن de بار ذره است، E قدرت میدان الکتریکی است، (I تحرک یون، P عدد فارادی است.

میانگین چگالی آماری یون‌ها در یک محلول را می‌توان بدون تغییر در نظر گرفت، زیرا uE" iv (uv سرعت حرکت یون تحت تأثیر نیروی لورنتس است). سپس جریانی که از یک بخش از منطقه 5 عبور می کند را می توان بیان کرد:

1 = hecE5 = aEYA، (2)

جایی که o رسانایی محلول است.

شدت میدان الکتریکی E(r) بسته به شعاع داخلی و خارجی سلول و اختلاف پتانسیل اعمال شده به آن f0 = fn -fvn به صورت زیر بیان می شود:

£(g) = φ0Mп(1gt)، (3)

جایی که r شعاع سلول است، r، rt به ترتیب شعاع الکترودهای بیرونی و داخلی هستند.

سپس مقدار جریان کل (G) که از یک بخش خاص با مساحت £ = 2 pgI و مقاومت سلول (K) با در نظر گرفتن (2، 3) جریان می یابد:

جایی که B مقدار القای مغناطیسی است، V سرعت حرکت یون است.

شتاب ذرات باردار در حال توسعه در ناحیه مرزی تحت تأثیر میدان الکتریکی و برهمکنش آنها با میدان مغناطیسی منجر به این واقعیت می شود که سرعت متوسط ​​یون های هیدراته از سرعت حرکت مایع بیشتر می شود. اگر سرعت متوسط ​​متفاوت باشد، هنگامی که یون ها در لایه های موازی مبادله می شوند، مقدار مشخصی تکانه منتقل می شود، بنابراین لایه های آهسته مایع شتاب می گیرند. این منجر به حرکت کلی محلول در سلول حلقوی در جهت نیروی لورنتس می شود که پس از مدت زمان مشخصی سرعت ثابتی به دست می آورد. در شکل شکل 1 و 2 وابستگی سرعت چرخش مایع در یک سلول استوانه ای به القای مغناطیسی و چگالی جریان را با استفاده از مثال محلول سولفات مس 0.1 M نشان می دهد.

سرعت جریان سیال ساکن در مرکز کانال با یک سطح تقریبی مشخص را می توان با استفاده از معادله محاسبه کرد: u_ 1Br g4 - 2g21pU + 1

16ts/gt| r2(r + 1) '^

که m) ویسکوزیته سینماتیکی محلول است.

مطابق با رابطه (6)، سرعت حرکت الکترولیت با ویسکوزیته آن نسبت معکوس دارد. دومی با افزایش غلظت افزایش می یابد و تأثیر قابل توجهی در توسعه حرکت همرفتی محلول دارد. داده های تجربی نشان می دهد که هنگامی که غلظت نمک مس با یک مرتبه افزایش می یابد، سرعت جریان 8 ... 10٪ تغییر می کند. در عین حال، برای مقادیر مشابه ویسکوزیته الکترولیت، غلظت ها و بارهای یونی، مقادیر سرعت در محدوده خطای اندازه گیری یکسان است.

وابستگی شدت انتقال جرم به سرعت حرکت الکترولیت به صورت بیان شده است

برنج. 1. وابستگی سرعت چرخش (II) محلول سولفات مس 0.1 M به مقدار القای مغناطیسی (B) در چگالی جریان 400 A/m2

برنج. 2. وابستگی سرعت چرخش محلول سولفات مس 0.1 به چگالی جریان و بزرگی القای مغناطیسی (J±B) B, T: 1) O.1 0.2; ، 4

برنج. 3. وابستگی شدت انتقال جرم به سرعت چرخش محلول سولفات مس 0.1 M در مقادیر مختلف مس القایی میدان مغناطیسی. V) V، T: 1) 0.1; 2) 0.2; 3) 0.3; 4) 0.4

برنج. 4. خصوصیات پتانسیودینامیک الکترولیز محلول سولفات مس 0.1 مولار در یک سلول متقارن محوری هنگام قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی (11V): 1) V=0T; 2) V = 0.2 T; 3) V = 0.4 T; 4) هنگام هم زدن محلول با سرعت 0.08 متر بر ثانیه

1 جریان چا-

nyami: Bb = ^¡i = Az = I، که در آن / Ist کلی است، Bb = معیار بدون بعد شروود است،

مشخص کردن شدت انتقال جرم و نسبت اندازه های بدن و لایه انتشار، P ضریب انتقال جرم، متناسب با اندازه خطی بدن، 5 ضخامت انتشار است.

لایه همجوشی در شکل شکل 3 وابستگی شدت انتقال جرم به سرعت چرخش مایع در یک سلول استوانه ای و بزرگی القای مغناطیسی را نشان می دهد.

مقایسه داده های تجربی در شکل 1. (1-3) با معادله جریان انتشار در مورد

ساده شده

صفحات: Y = 0.34 0

4i_(T1 l/p* I o

Ku/i، می توان استدلال کرد که تشدید فرآیند انتقال جرم در این شرایط تجربی به دلیل ایجاد یک جریان همرفتی هدایت شده الکترولیت است، زیرا در شرایط میدان های الکتریکی و مغناطیسی متقاطع وابستگی های مشابهی برآورده می شود: / = ¡(u)1/2، u = /(V). به نوبه خود، ]=/(u)(>2، و مقدار سرعت حرکت ذرات باردار نیز با بزرگی القای میدان مغناطیسی تعیین می شود.

منحنی های پلاریزاسیون کاتد به دست آمده در حالت پتانسیودینامیک با هم زدن مکانیکی محلول و تحت قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی نشان می دهد که قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی منجر به تغییرات قابل توجهی در ظاهر منحنی های پلاریزاسیون در مقایسه با همرفت اجباری می شود، حتی اگر سرعت هم زدن مصنوعی باشد. بیشتر از سرعت بدست آمده در اثر نیروی لورنتس است (شکل 4).

داده های ارائه شده ثابت می کند که توسعه جریان سیال همرفتی نتیجه نیروی لورنتس است که خود را مستقیماً در ناحیه لایه نزدیک به الکترود نشان می دهد. بنابراین، تحت عمل یک میدان مغناطیسی، شرایط جدیدی برای تشکیل یک مرز فاز ایجاد می شود که با روش های شناخته شده دیگر غیرقابل دستیابی است، به عنوان مثال، با هم زدن یک محلول، که می تواند به طور موثر در توسعه صرفه جویی در انرژی استفاده شود. فن آوری برای جداسازی فلزات با روش های الکتروشیمیایی می توان استدلال کرد که تشدید انتقال جرم هنگام قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی به دلیل توسعه حرکت جهتی الکترولیت در حجم محلول و در نتیجه کاهش ضخامت لایه انتشار است. با در نظر گرفتن رابطه 5 با شدت شار ذرات بر روی سطح الکترود کارآمد، وابستگی های زیر را می توان نوشت: u=^B); g =D 11)^2^=Ls10); ¿о=/(uA/2). الگوهای آشکار شده ظاهراً در هر سیستم ناهمگنی ظاهر می شوند که در آن انتقال مستقیم ذرات باردار رخ می دهد، که ممکن است یکی از دلایل تجلی اثرات عملیات مغناطیسی مشاهده شده در طول طیف گسترده ای از فرآیندهای ناهمگن، به عنوان مثال، کریستالیزاسیون، تبادل یونی باشد. ، سخت شدن ترکیبات سیمانی و غیره

مراجع

1. کلاسن وی.آی. مغناطیس سازی سیستم های آب - م.: شیمی، 1982. - 196 ص.

2. Bloom E.Ya.، Mikhailov Yu.A.، Ozols R.Ya. انتقال گرما و جرم در میدان مغناطیسی - ریگا: زیناتنه، 1980. -355 ص.

3. نمایه کتابشناختی 1959-1979. تأثیر میدان های الکترومغناطیسی و مغناطیسی بر فرآیندهای الکتروشیمیایی و شیمیایی. - نووسیبیرسک، 1980. - 124 ص.

4. بوندارنکو N.F.، Gak E.Z. پدیده های الکترومغناطیسی در آب های طبیعی - ل.: Gidrometeoizdat، 1984.

5. گاک ای.ز. در مورد اثر هیدرودینامیکی در الکترولیت های قوی // الکتروشیمی. - 1967. -T. 3. - شماره 1. - ص 89-91.

6. Zaichenko V.N. میدان های مغناطیسی در الکتروشیمی // در کتاب: مسائل نظری سینتیک الکتروشیمیایی. - کیف، 1984. - ص 85-94.

7. O"Brien K.N., Santhanam K.S. میدان مغناطیسی روی رشد روی لایه انتشار در الکترودهای عمودی در طول رسوب الکتریکی // J. Electrochem. Soc. - 1982. - V. 129. - No. 6. - P. 1266-1268 .

8. Noninski C.J., Noninski V.C., Terziyski V.J. رسوب مس و اضافه ولتاژ در میدان مغناطیسی در منطقه پتانسیل تافل // رن. Soc. بین المللی الکتروشیم. - شیر 6-10 سپتامبر 1982. - V. 2. - P. 939-941.

9. پختلوا A.B.، Smirnov A.G. هیدرودینامیک الکترولیت در طی فرآیندهای الکتروشیمیایی در یک حمام مستطیلی با الکترودهای مسطح در یک میدان مغناطیسی ثابت // هیدرودینامیک مغناطیسی.

1965. - شماره 2. - ص 89-91.

10. گورایچی م.س.، فهیدی ت.ز. تکنیکی برای مطالعه الگوهای جریان در الکترولیز // J. Electrochem. Soc. -1980.-V. 127. - ص 666.

UDC 543:615.2

تعیین پلاتین با ولتامومتری قوی در بافت بیولوژیکی در بیماران مبتلا به سرطان ریه

H.A. کولپاکووا، E.A. اسمیشلیوا، A.A. زاویالوف، آ.یو. دوبرودیف، اس.ا. توزیکوف، اس.ا. آنتیپوف

تومسک پلی دانشگاه فنیتلفن: (382-2)-415-832

توانایی بافت‌ها و خون مختلف برای تغلیظ پلاتین، که بخشی از سیس پلاتین است که در درمان بیماران مبتلا به سرطان ریه استفاده می‌شود، با استفاده از ولتامتری سلب بررسی شد. بیشترین غلظت در بافت تومور 081/0±9/29 میلی‌گرم بر کیلوگرم در مقایسه با غدد لنفاوی ناحیه‌ای 247/0±7/3 میلی‌گرم بر کیلوگرم، بافت ریه 117/0±7/1 میلی‌گرم بر کیلوگرم و خون محیطی 086/0±8/0 میلی‌گرم بر کیلوگرم کیلوگرم بود. نتایج به‌دست‌آمده امکان استفاده از سیس پلاتین را به‌عنوان حساس‌کننده پرتو برای افزایش قرار گرفتن در معرض پرتو در طی پرتودرمانی حین عمل در بیماران مبتلا به سرطان ریه مرحله III فراهم می‌کند.

سرطان ریه به عنوان عامل مرگ و میر در بین بیماران سرطانی در کشور ما و خارج از کشور جایگاه اول را به خود اختصاص داده است. افزایش نرخ عوارض و مرگ و میر ناشی از سرطان این محل با مشکلات در تشخیص به موقع، و در نتیجه، با نتایج درمان رضایت بخش همراه است.

تا به امروز، درمان جراحی سرطان ریه بسیار رسیده است سطح بالاتوسعه، اما تا حدی امکانات خود را به پایان رسانده است. میزان بقای پنج ساله بیماران تحت عمل رادیکال طی دهه های گذشته از 30 درصد تجاوز نکرده است. زمانی که جراحی با پرتودرمانی ترکیب شود، امیدهای خاصی با توسعه درمان ترکیبی همراه است.

اخیراً برای سرطان ریه از روش پرتودرمانی حین عمل (IORT) استفاده شده است که امکان رساندن یک دوز مؤثر پرتو به طور مستقیم به ناحیه متاستاز منطقه ای را ممکن می سازد. کمال-

توسعه روش پرتودرمانی حین عمل ممکن است با افزایش دوز تک پرتو همراه باشد. با این حال، این امر به ناچار منجر به افزایش تعداد عوارض و مرگ و میر پس از عمل می شود که به طور کامل خنثی می شود. اثر مثبتتابش یک رویکرد امیدوارکننده تر برای افزایش اثربخشی پرتودرمانی، استفاده از حساس کننده های پرتویی است.

همانطور که آماده سازی پلاتین مورد مطالعه قرار گرفت، مکانیسم های مختلف عمل آنها آشکار شد. سیس پلاتین که یک داروی ضد تومور مبتنی بر پلاتین است، دارای خواص سیتواستاتیک و حساس کننده پرتو به طور همزمان است: علاوه بر اثر سمی مستقیم روی تومور، حساسیت سلول های تومور را به پرتودرمانی افزایش می دهد و این نیاز به دوز دارد. به طور قابل توجهی کمتر از موارد درمانی است.

در یک سلول تومور، کمپلکس‌های پلاتین به صورت کووالانسی به DNA متصل می‌شوند و پیوندهای متقاطع درون و بین رشته‌های DNA ایجاد می‌کنند. هنگامی که در معرض یونیزاسیون قرار می گیرند

SOOE SOVETSNIHv: mkhashiRESPUBLIK 75 09) W) A STATE P 0 AELAM FROM OF INVENT. گواهی خودکار (7).) مؤسسه چینگ ایالتی کیشیناو (54) (57) دستگاه آموزشی برای تظاهرات حرکت یون ها، ترولیت در میدان مغناطیسی، حاوی منبع انرژی، ظرف باز با اتکترولیت، آهنربا و الکترودهای متصل به یون ها منبع تغذیه و غیره. نکته اصلی این است که برای وضوح، ظرفیت خازن دارای سطح مقطع مستطیل شکل و یک پارتیشن متصل به یکی از قطب های منبع تغذیه است و در آن قرار دارد، یک بلوک از مواد رسانای الکتریکی که ظرفیت خازن را به تقسیم می کند. دو مخزن ارتباطی، الکترودها بر روی دیواره های داخلی ظرف به موازات پارتیشن قرار گرفته و به قطب دوم منبع متصل می شوند. فرآیند، به ویژه برای دستگاه های فیزیک دستگاهی برای نشان دادن حرکت یون های الکترولیت در یک میدان مغناطیسی شناخته شده است. این دستگاه با استفاده از ساینده زیر ساخته شده است. یک ظرف شیشه ای تخت، به عنوان مثال یک قطره چکان کریستالی، روی آهنرباهای سرامیکی حلقه ای قرار می گیرد که در داخل آن: 10 دو الکترود (حلقه و مستقیم مرکزی) وارد می شود. محلولی از سولفات مس به داخل ظرف جاری شد به طوری که سطح مایع چندین میلی متر زیر لبه ظرف بود. غبار لیکوپودیوم یا چوب پنبه روی سطح مایع شناور است. هنگامی که جریان از الکترولیت عبور می کند، یون ها در حین حرکت، توسط میدان مغناطیسی منحرف می شوند، مایع بین الکترودام ها شروع به چرخش می کند و در امتداد مواد شناور می کشد 1)، نقطه ضعف این دستگاه دید کم نمایش است. انجام آزمایش در تعداد زیادی از مخاطبان هدف از اختراع افزایش دید حرکت یون های الکترولیت در یک میدان مغناطیسی است که این هدف با این واقعیت حاصل می شود که در دستگاهی برای نشان دادن حرکت 30 یون الکترولیت در یک میدان مغناطیسی به دست می آید. یک منبع تغذیه، یک ظرف شفاف با الکترولیت، یک آهنربا و الکترودهای متصل به منبع تغذیه، ظرفیت دارای سطح مقطع مستطیل شکل و متصل به یک قطب منبع برق و یک پارتیشن ساخته شده از مواد رسانای الکتریکی واقع در آن، تقسیم کننده کانتینر به دو مخزن در ارتباط است , ابعاد عرضی 45 برش 784 2 این دستگاه حاوی یک ظرف 1 از سطح مقطع مستطیلی ساخته شده از شیشه آلی است. 3 و 4. به دیواره های جانبی ظرف 1 ثانیه داخلدو الکترود 5 و 6 به موازات پارتیشن ثابت شده اند. ظرفیت 1 بین قطب های آهنربای الکتریکی ثابت است. یک قطب منبع جریان ثابت به پارتیشن 2 و دیگری به الکترودهای جانبی 5 و 6 متصل است. برای انجام آزمایش، محلولی از سولفات مس را در ظرف 1 ریخته می شود تا سطح مایع 5-7 سانتی متر زیر سطح قرار گیرد. لبه کشتی سپس آهنربای الکتریکی را روشن کنید و مشاهده کنید که مایع ظرف 3 و 4 در همان سطح باقی می ماند. هنگام اتصال یک منبع جریان ثابت (با رعایت قطبیت نشان داده شده در شکل 1)، به تدریج جریان جریان افزایش می یابد، تغییری در سطح مایع در مخازن 3 و 4 به دست می آید 3 به سمت پایین هدایت می شود و در رگ سمت راست 4 به بالا در نتیجه این امر، اثر میدان مغناطیسی دو برابر می شود و سطح مایع هنگامی که جریان به 5 A در ظرف چپ 3 می رسد کمتر از سمت راست خواهد بود. 4-5 سانتی متر با کاهش تدریجی مقدار جریان، مایع در رگ های 3 و 4 به همان سطح برمی گردد سپس آزمایش با معکوس شدن قطبیت تکرار می شود و سطح سیال در رگ سمت راست پایین تر می شود. سمت چپ 3. اختراع امکان افزایش وضوح نمایش و در نتیجه بهبود کیفیت جذب را فراهم می کند. مطالب آموزشیو اثربخشی استفاده از راهنماها در فرآیند آموزشی 1027784 تالیف شده توسط G. Sambikekar T.Mat از رودخانه های RedaktoTigo Podpisnoye d 4/5 شاخه PPP fPatenzh، پروژه Uzhgorod 4745/55 تیراژه 488 VNIIP. کمیته دولتیبرای اختراعات و اکتشافات 113035، مسکو، ژ، راوشسکایا

مناقصه

3400847, 22.02.1982

انستیتوی پزشکی دولتی کیشیناو

کروتور دیمیتری سمنوویچ

IPC / برچسب ها

کد پیوند

دستگاه آموزشی برای نمایش حرکت یون های الکترولیت در میدان مغناطیسی

اختراعات مشابه

بشقاب های 5، دو تکه در هر گوشه (بالا و پایین) که با استفاده از چسب به پوسته 1 ظرف وصل می شوند. و اتصالات پیچ و مهره ای ب. پیچ ها از سوراخ های 10 صفحه 5 و پوسته 1 عبور می کنند. صفحات 5 دارای سوراخ های 7 با قطر کافی برای عبور قلاب وسیله بالابر هستند در داخل پوسته 1 ظرف کشسان پارتیشن های 8 نصب شده است در مرکز آخرین پارتیشن ساخته شده از مواد الاستیک، متشکل از دو قسمت، که هر کدام در قسمت های بالایی و پایینی پوسته 1 ظرف نصب شده است، در موقعیت کاری، قسمت هایی از پارتیشن 8 20 با یک بند بسته شده است نوار ارتجاعی 9 با رزوه کشی متناوب آن در حلقه های 10 نصب شده در امتداد لبه های نیمه پارتیشن باند 9 در ابتدا و انتهای آن گره خورده است.

الکتروشیمی، 1392، جلد 49، شماره 4، ص. 348-354

UDC 544.431.134:544.032.53

انتقال یون در یک جریان الکترولیت تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی

© 2013 S. A. Nekrasov1

دانشگاه فنی دولتی روسیه جنوبی (موسسه پلی تکنیک نووچرکاسک)، روسیه دریافت 07/11/2011

مشکلات توزیع غلظت یون، میدان الکتریکی و نیروی لورنتس در جریان محلول الکترولیت تحت تأثیر میدان مغناطیسی خارجی حل شده است. وجود یک لایه یونی منتشر در جریان مغناطیسی الکترولیت رقیق ایجاد شده و ویژگی های آن مورد مطالعه قرار گرفته است.

کلمات کلیدی: جریان الکترولیت، میدان مغناطیسی، انتقال یون، لایه الکتریکی دوگانه BO1: 10.7868/80424857012120109

مقدمه

هنگامی که محلول الکترولیت در میدان مغناطیسی حرکت می کند، پدیده حرکت جهت دار یون ها در داخل محلول رخ می دهد که توسط نیروهای لورنتس ایجاد می شود. این پدیده گسترده شده است کاربرد عملیاما مطالعه نظری آن هنوز کامل نشده است. در کارها، مدل‌سازی فرآیندهای انتقال در راه‌حل‌ها بر اساس تقریب MHD انجام می‌شود (تأثیر میدان مغناطیسی فقط بر سرعت میانگین جرم حرکت ذرات مایع در نظر گرفته می‌شود). یک مدل ساده در نظر گرفته شده است، اگرچه این کار اشاره می کند که تأثیر یک میدان مغناطیسی خارجی بر فرآیندهای انتقال جرم می تواند قابل توجه باشد. مقالات علاوه بر این، انتشار یون به دلیل گرادیان غلظت، لغزش یون (تفاوت در سرعت جرم یون) و همرفت را در نظر می گیرند.

این شامل بررسی جامعی از مدل‌ها برای محاسبه فرآیندهای انتقال در رسانای مایعات با در نظر گرفتن میدان‌های الکتریکی، مغناطیسی و دما است. محاسبه بر اساس یک سیستم معادلات MHD است که علاوه بر آن در نظر گرفته شده است که لایه های یونی دوگانه در مرز کانال می توانند نقش مهمی ایفا کنند، اما مدل ها و روش هایی برای محاسبه فرآیندها با در نظر گرفتن این لایه ها انجام نمی شود. در نظر گرفته شده است.

همچنین لازم به ذکر است که در کارها، به عنوان یک قاعده، نیاز به برق است

خنثی بودن در هر نقطه از حجم محلول چنین فرضی در همه موارد قابل قبول نیست، زیرا اجازه مدل سازی یک لایه یونی دوگانه را نمی دهد، که در نتیجه عدم تعادل چگالی بار علائم مختلف ایجاد می شود.

در این مقاله، بر اساس یک روش تحلیلی تقریبی، یک میدان الکتریکی خودسازگار (یعنی با در نظر گرفتن تأثیر متقابل توزیع‌های چگالی بار فضایی و میدان الکتریکی) برای یک حالت همدما فضایی بر اساس معادلات محاسبه می‌شود. انتشار یون در میدان نیروهای لورنتس، با در نظر گرفتن توزیع القای مغناطیسی، کانال شکل مقطع، مشخصات سرعت در جریان محلول. روش خطی سازی مورد استفاده دارای تعدادی تفاوت با روش های مورد استفاده در روش ها است. با توجه به دقت بالا و ساده سازی قابل توجه سیستم معادلات، روش مورد بحث در مقاله بسیار موثر بوده و برای تجزیه و تحلیل طیف بسیار گسترده ای از پدیده های انتقال یون در میدان های الکتریکی و مغناطیسی با در نظر گرفتن انتشار و لایه یونی دوتایی

در نتیجه مطالعه، نویسنده ثابت کرد که انتقال جرم و الکتریکی در محلول ها تحت تأثیر میدان مغناطیسی می تواند با تشکیل یک لایه یونی میکروسکوپی در مرز محلول الکترولیت (با دیواره های کانال یا ظرف). ساختار این لایه یونی از بسیاری جهات شبیه ساختار لایه دوگانه الکتریکی است، اما بسیار کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. گواه این واقعیت است که در مدل‌ها و توصیفات شناخته شده سیستم‌های تصفیه مغناطیسی محلول‌های آبی، پدیده

تشکیل یک لایه یونی در رابط ها نادیده گرفته می شود. لایه یونی پراکنده در سیستم مورد مطالعه با لایه الکتریکی دوگانه کلاسیک از این نظر متفاوت است که اثرات حجمی و سطحی می‌توانند به همان ترتیب نقش داشته باشند. در مدل مورد بررسی، فرض بر این است که دیواره های کانال از یک دی الکتریک تشکیل شده است که از نظر شیمیایی نسبت به محلول بی اثر است، هیچ تلاطمی در جریان مایع وجود ندارد و محلول رقیق است.

روابط اساسی مدل

سرعت رانش یون های نوع k ام را می توان به شکل نوشت

Vk = V0 + bk [^gao(kbT 1nSk) + fk]، k = 1،...،N، (1)

که در آن y0 میانگین دبی جرمی محلول است، bk تحرک یون ها، sk غلظت آنها است، fk ~ dk (E + V0 x B) نیروی لورنتس است که بر یون های نوع k ام اثر می کند، qk بار آنها است. (با فرض

به نظر می رسد که

< 1), Е - вектор напряженности

^ + ^U (Sk "V o)

ASk - ^ё1у [Sk (E + Vo x B)]،

خلقت برابر است با: B ~ e

با فرض ایستایی، میدان الکتریکی در حجم یک محلول متحرک در یک قاب مرجع ثابت پتانسیل است: E = -ggadф، که در آن اسکالر پتانسیل الکتریکیφ معادله پواسون را برآورده می کند:

N С\Дф = Ш + 11 -11ё1у (V0 X В).

خارج از حجم محلول، میدان الکتریکی نیز ثابت، پتانسیل و متناهی است و پتانسیل الکتریکی اسکالر phe جوابی برای معادله لاپلاس است:

میدان الکتریکی، B - بردار القای مغناطیسی. N- تعداد کلانواع یون ها یا دیگر ذرات باردار (به عنوان مثال، کلوئیدی) در محلول، کیلوبایت - ثابت بولتزمن، T - دمای مطلقراه حل

با جایگزینی (1) به معادلات پیوستگی: dsk\d1 + egy (skVk) = 0، k = 1، ...، N، با در نظر گرفتن رابطه انیشتین، معادلات انتقال یون را بدست می آوریم:

با یک میدان سرعت شناخته شده در جریان، سیستم (1)-(4) با شرایط مرزی مربوطه در مرز حجم محلول و شرایط اولیه بسته می شود. برای اهداف روش‌شناختی، برای اینکه مدل را با جزئیات فنی جزئی پیچیده نکنیم، فرض می‌کنیم که دیواره‌های کانال و محیط خارجی دی‌الکتریک‌هایی با نفوذپذیری یکسان هستند ег = 1. برای جریان یک محلول آبی، شرایط مرزی چسبندگی کافی است، که در سرعت صفر جریان در نزدیکی دیوارها بیان می شود. با در نظر گرفتن مفروضات انجام شده، شرایط مرزی مربوطه به صورت زیر فرموله می شود:

Vkп = 0، к = 1،...،N، Ф = Фe،

کجا؟ - زمان؛ فرض بر این است که تحرک Lk و ضرایب انتشار یون های Bk از نوع k ثابت هستند. معادلات برای مساحت اشغال شده توسط راه حل انجام می شود. القایی B برابر با مقدار میدان مغناطیسی خارجی در نظر گرفته می شود که تقریباً همیشه با دقت بالایی انجام می شود. ما یک سیستم مرجع ثابت را در نظر خواهیم گرفت که در آن بردار جابجایی الکتریکی برای نقاط در حجم محاسبات متحرک

مطلق، bg - دی الکتریک نسبی، - نفوذپذیری مغناطیسی نسبی محلول. مقدار cg معمولاً نزدیک به واحد است. برای محلول‌های آبی رقیق در طیف وسیعی از فرکانس‌های میدانی bg «80. اصطلاحات بیان شده برای بردار جابجایی الکتریکی از مرتبه‌ای یکسان هستند.

که در آن b0 ثابت دی الکتریک خلاء است، n بردار نرمال به دیواره کانال خارج از حجم محلول است، a - تراکم سطحشارژ بر روی دیواره کانال، به دلیل پدیده جذب خاص.

شدت الکتریکی در فاصله بی نهایت از حجم محلول به صفر میل می کند. شرایط اولیه را می توان به صورت مقادیر غلظت یون در زمان اولیه مشخص کرد.

خطی سازی سیستم معادلات و توجیه آن

پیچیدگی حل عملی سیستم (1)-(5) با غیر خطی بودن رابطه (2) و همچنین ناهمگنی قابل توجه توزیع غلظت یون و میدان الکتریکی مرتبط است. مطالعه سیستم و راه حل آن این امکان را فراهم کرد تا مشخص شود که در یک لایه نازک نزدیک دیوار با ضخامت مرتبه شعاع Debye، ناحیه ای از بار فضایی تشکیل می شود که پتانسیل را نمایش می دهد.

جزء نیروی لورنتس با دور شدن فرد از دیواره های کانال، بار فضایی شل می شود، بنابراین حجم اصلی محلول شبه خنثی است و جریان های یونی در آن در طول مسیرهای بسته در گردش هستند. شعاع Debye، حتی برای آب مقطر، از 1 میکرون تجاوز نمی کند.

محاسبات تخمینی نشان می دهد که برای محلول های آبی چگالی بار فضایی تقریباً همیشه بسیار کمتر از چگالی بار جزئی یون ها در حجم محلول است. از این ویژگی می توان برای ساخت استفاده کرد روش موثرراه حل سیستم فرموله شده، که بر اساس خطی سازی آن مطابق با برابری تقریبی است: Shu(ek(k) «k = 1,...,N که در آن c اصلی است

غلظت یون ها در حجم الکترولیت

بیایید ابتدا آن را امتحان کنیم این روشبا استفاده از مثال محاسبه یک لایه الکتریکی دوگانه تعادل مسطح در یک الکترولیت دوتایی. سیستم معادلات مربوط به غلظت یون و میدان الکتریکی به شکل زیر است:

d(CE _ 0, x > 0;

dx kBT dx d 2f _ _ -(s + - s) dx2 e

C ±E _ 0، f_ u، x _ 0;

c± ^ c0، f ^ 0، x ^ بله،

که در آن و افت ولتاژ در لایه دوتایی الکتریکی است، c± غلظت یون های مثبت و منفی در لایه دوگانه الکتریکی، c0 مقدار غلظت یون در حجم الکترولیت، q بار مطلق الکترولیت است. یون ها

سیستم معادلات مورد بررسی با مدل گوی-چپمن مطابقت دارد. راه حل دقیق آن به صورت تحلیلی یافت می شود و می توان آن را به صورت زیر نوشت:

с = Coexp|+-i-!-

с1ы 1 گسترش (x I + 1

c1b| -YE- 1 exp(I- 1

جایی که е شعاع Debye محلول برابر است با

اجازه دهید خطای خطی سازی را مطالعه کنیم، که برای آن تبدیل های زیر را با در نظر گرفتن سیستم اصلی معادلات انجام خواهیم داد:

شو (c±E) = c0ShuE + Shu [(c± - c0) E] =

که در آن p = - (c + - c) چگالی بار فضایی است. خطی سازی عبارت است از کنار گذاشتن عبارت دوم (که در پرانتز نوشته شده است). پس از یک سری تحولات فنی، متوجه می‌شویم که خطای خطی‌سازی نسبی برای هر یک از معادلات انتشار یون‌های نشانه‌های مختلف از بالا توسط:

دومین مرحله| + 2T

در عمل برای محاسبه میدان فقط باید چگالی بار فضایی p را بدانید نه b

BUND A.، KOSHICHOV D.، MUTSCHKE G.، FROHLICH D.، YOUNG K. - 2012

مطالعه تجربی و نظری اثرات عدم تقارن ویژگی های حمل و نقل غشاء اولترافیلتراسیون اصلاح شده

VASIN S.I.، KASPERCHIK V.P.، KONONENKO N.A.، FILIPOV A.N.، CERNYAEVA M.A.، YASKEVICH A.L. - 2010

ظهور میدان الکتریکی و جریان الکتریکی در حین حرکت مایع رسانای الکتریکی یا گاز یونیزه شده در میدان مغناطیسی

توضیحات

اثر مغناطیسی هیدرودینامیکی - وقوع میدان الکتریکی و جریان الکتریکی هنگامی که یک مایع رسانای الکتریکی یا گاز یونیزه در یک میدان مغناطیسی حرکت می کند. اثر مغناطیسی هیدرودینامیکی بر اساس این پدیده است القای الکترومغناطیسی، یعنی در مورد وقوع جریان در رسانایی که از خطوط میدان مغناطیسی عبور می کند. در این حالت هادی ها الکترولیت ها، فلزات مایع و گازهای یونیزه (پلاسما) هستند. هنگام حرکت در سراسر میدان مغناطیسی، جریان های خلاف جهت حامل های بار با علائم مخالف در آنها ایجاد می شود. بر اساس اثر مغناطیسی هیدرودینامیکی، دستگاه هایی ایجاد شده اند - ژنراتورهای مگنتوهیدرودینامیکی (ژنراتورهای MHD)، که دستگاه هایی برای تبدیل مستقیم انرژی حرارتی به انرژی الکتریکی هستند.

اگر هادی مایع باشد، تولید الکتریسیته تنها در نتیجه تبدیل بخشی از انرژی جنبشی یا پتانسیل جریان یک مایع رسانای الکتریکی در دمای تقریباً ثابت اتفاق می‌افتد.

در شکل شکل 1 اصل عملکرد یک ژنراتور MHD را نشان می دهد که جهت میدان مغناطیسی B اعمال شده به هادی (الکترولیت متحرک، فلز، گاز یونیزه، پلاسما) با سرعت V را نشان می دهد.

اصل عملکرد یک ژنراتور MHD

برنج. 1

انرژی الکتریکی از انتهای الکترودها (ژنراتورهای MHD رسانایی) در تماس با یک محیط رسانای متحرک (شکل 1 مقاومت بار R را نشان می دهد) یا با جفت القایی شار به مدار بار (ژنراتورهای MHD القایی) حذف می شود.

ویژگی های زمان بندی

زمان شروع (ورود به -9 تا -6)؛

طول عمر (log tc از -6 تا 15)؛

زمان تخریب (log td از -9 تا -6)؛

زمان توسعه بهینه (log tk از -8 تا -6).

نمودار:

پیاده سازی های فنی اثر

ژنراتور MHD مقطعی شده خطی فارادی

پیاده سازی فنی - مدار یک ژنراتور MHD مقطعی خطی فارادی - در شکل نشان داده شده است. 2.

ژنراتور خطی MHD

برنج. 2

نام گذاری ها:

2 - الکترودها;

3 - عایق های بین الکترودی;

4 - دیوارهای عایق جانبی;

5 - مقاومت در برابر بار; فلش ها جهت جریان در بار را نشان می دهند

اعمال یک اثر

اثر MHD در موتورهای موشک الکتریکی، در جریان سنج مایعات رسانای الکتریکی و در ژنراتورهای برق مغناطیسی هیدرودینامیکی استفاده می شود که در آن تبدیل مستقیم انرژی حرارتی به انرژی الکتریکی رخ می دهد. مزیت اصلی ژنراتورهای MHD نسبت به ژنراتورهای حرارتی (مثلاً توربین های گاز) این است که پلاسما دمای بالایی دارد و این منجر به افزایش راندمان می شود.