Принцип ржавления стали основан на процессе окисления железа, который происходит при воздействии кислорода и влаги. Когда сталь подвергается окислению, образуется оксид железа, который обычно имеет красновато-коричневый цвет — это и есть ржавчина. Ржавчина покрывает поверхность стали и защищает ее от дальнейшего окисления, таким образом, делая металл более устойчивым к разрушениям.
Как можно защитить сталь от коррозии?
Есть несколько способов защиты стали от коррозии, включая:
Покрытия: нанесение защитных покрытий, таких как краска или порошковое напыление, чтобы предотвратить воздействие влаги и кислорода на поверхность стали.
Гальванизация: покрытие стали цинком, который является более активным металлом и будет окисляться вместо железа, предотвращая коррозию.
Использование нержавеющей стали: специальный вид стали, содержащий хром, который образует пассивный слой оксида хрома на поверхности, который защищает металл от коррозии.
Контроль влажности: предотвращение накопления влаги на поверхности стали, что может ускорить процесс коррозии.
Правильный уход и предотвращение коррозии помогут сохранить сталь в отличном состоянии на протяжении длительного времени.
Выявление процесса ржавления железа
Мы можем изучить это с помощью небольшого эксперимента, как показано на рисунке ниже:
Эксперимент
В первую пробирку добавляем хлорид кальция и вставляем гвоздь.
Во вторую пробирку погружаем гвоздь в дистиллированную воду, а затем добавляем растительное масло.
В третью пробирку добавляем дистиллированную воду и погружаем часть гвоздя в нее.
Результаты
Из результатов эксперимента видно, что гвозди в первой и второй пробирках не заржавели, но гвоздь в третьей пробирке заржавел. Это говорит о том, что для ржавления железа необходимо участие воды и кислорода.
Iron, Water, Steam в мебели
Iron, Water, Steam – это предмет мебели, который можно использовать в Serenitea Pot.
Как получить
- Получается из Замечательного сундука после победы над лагерем Эремитов в долине Wounded Shin.
- При первом создании получите ×1 Iron, Water, Steam
Дополнительная информация
- Никакие другие рецепты не используют этот предмет.
- Языки и официальное название:
- Английский: Iron, Water, Steam
- Китайский (Упрощенный): 铁与水与蒸汽
- Китайский (Традиционный): 鐵與水與蒸汽
- Японский: 鉄と水と蒸気
- Корейский: 철과 물 그리고 증기
- Испанский: Hierro, agua y vapor
- Французский: Fer, eau, vapeur
- Русский: Железо, вода, пар
Термитная смесь
Термитная смесь – это порошкообразная смесь алюминия с оксидами различных металлов (обычно железа).
Термитная смесь обычно используется на основе оксида железа(III) для проведения различных технических процессов.
С помощью таких экспериментов и исследований можно лучше понять процессы окисления и коррозии металлов.
Термиты и их применение в промышленности
При воспламенении интенсивно сгорает с выделением большого количества тепла. Обычно имеет температуру горения 2300—2700 °C, а в случае применения более сильных окислителей, таких как оксиды никеля, хрома или вольфрама, — значительно выше.
Использование термитов
Смесь поджигают специальным запалом (смесь пероксида бария, магния и натрия). Количественное соотношение компонентов смеси определяется стехиометрическим соотношением. Наиболее распространён железоалюминиевый термит: Fe2O3 (чаще-ржавчина)=75%; Al = 25% (содержащий прокалённую окалину или богатую железную руду). Температура воспламенения такого термита около 1300 °C (запальной смеси 800 °C); образующиеся железо и шлак нагреваются до 2400 °C.
Применение в промышленности
Иногда в состав железного термита вводят железную обсечку, легирующие присадки и флюсы. Процесс проводят в магнезитовом тигле. Имеются термиты для сварки телефонных и телеграфных проводов, а также проводов линий электропередачи. В военной технике термит используют в качестве зажигательных составов. В производстве ферросплавов термит с добавлением флюсов называется шихтой.
Применение в ремонте
Термит используется для ремонта путем сварки вместо толстых стальных профилей, таких как рамы осей локомотивов, где ремонт может производиться без снятия детали с места ее установки.
Применение в резке и сварке
Термит также может использоваться для быстрой резки или сварки стали, например, рельсовых путей, без использования сложного или тяжелого оборудования. Однако в таких сварных соединениях часто присутствуют дефекты, такие как включения шлака и пустоты (отверстия), поэтому для успешного проведения процесса требуется большая осторожность.
Важные моменты при использовании
К численному анализу термитной сварки рельсов подошли аналогично анализу охлаждения отливки. Как анализ методом конечных элементов, так и экспериментальный анализ сварных швов термитных рельсов показали, что сварной зазор является наиболее важным параметром, влияющим на образование дефектов.
Было показано, что увеличение сварного зазора снижает образование усадочных полостей и дефектов сварки внахлест, а увеличение предварительного нагрева и температуры термитов дополнительно снижает эти дефекты. Однако уменьшение этих дефектов способствует возникновению второй формы дефекта: микропористости. Также необходимо позаботиться о том, чтобы рельсы оставались прямыми, не вызывая перекосов, которые могут вызвать износ на высоких скоростях и в линиях большой нагрузки на ось.
Термитные реакции и их применение
Термитная реакция, когда ее используют для очистки руд некоторых металлов, называется термитным процессом или алюминотермической реакцией. Адаптация реакции, используемая для получения чистого урана, была разработана в рамках Манхэттенского проекта в лаборатории Эймса под руководством Фрэнка Спеддинга. Иногда его называют процессом Эймса.
Медный термит
Медный термит используется для сварки вместе толстых медных проводов с целью электрических соединений. Он широко используется в электроэнергетике и телекоммуникационной промышленности (экзотермические сварные соединения).
Зажигание термитной реакции
Металлы в правильных условиях горят так же, как дерево или бензин. Термитная реакция возникает, когда правильные смеси металлических топлив объединяются и воспламеняются. Само зажигание требует чрезвычайно высоких температур.
Для зажигания термитной реакции обычно требуется бенгальский огонь или легко доступная магниевая лента, но могут потребоваться постоянные усилия, поскольку зажигание может быть ненадежным и непредсказуемым. Часто полосы металлического магния используются в качестве предохранителей. Химически активные металлы, такие как магний, могут легко достигать температуры, достаточной для воспламенения термитов.
Альтернативные методы зажигания
Реакция между перманганатом калия и глицерином или этиленгликолем используется как альтернатива магниевому методу. Когда эти два вещества смешиваются, начинается самопроизвольная реакция, при которой температура смеси медленно повышается, пока не образуется пламя. Тепла, выделяемого при окислении глицерина, достаточно, чтобы инициировать термитную реакцию.
Помимо зажигания магнием, некоторые любители также предпочитают использовать бенгальские огни для зажигания термитной смеси. Они достигают необходимой температуры и обеспечивают достаточно времени, прежде чем точка горения достигнет образца. Это может быть опасным методом, так как искры железа, как и полосы магния, горят при тысячах градусов и могут воспламенить термит, хотя сам бенгальский огонь не контактирует с ним. Это особенно опасно с мелко измельченным термитом.
Спичковые головки горят достаточно горячо, чтобы зажечь термит. Возможно использование спичечных головок, обернутых алюминиевой фольгой, и достаточно длинной вязкоплавкой/электрической спички, ведущей к спичечным головкам.
Точно так же мелкодисперсный термит можно зажечь от кремнёвой искровой зажигалки, так как искры — это горящий металл (в данном случае высокореакционные редкоземельные металлы лантан и церий). Поэтому использовать зажигалку рядом с термитом небезопасно.
Ручные гранаты и заряды из термитов обычно используются вооруженными силами как для противодействия материальным средствам, так и для частичного уничтожения оборудования; последнее является обычным явлением, когда нет времени для более безопасных или более тщательных методов. Например, термит можно использовать для аварийного уничтожения криптографического оборудования, когда существует опасность, что он может быть захвачен вражескими войсками. Поскольку стандартный железо-термит трудно воспламеняется, горит практически без пламени и имеет небольшой радиус действия, стандартный термит редко используется сам по себе в качестве зажигательного состава. В общем, увеличение объема газообразных продуктов реакции термитной смеси увеличивает скорость теплопередачи (и, следовательно, повреждение) этой конкретной термитной смеси. Обычно его используют с другими ингредиентами, которые усиливают его зажигательный эффект. Термат-TH3 — это смесь термитных и пиротехнических добавок, которые превосходят стандартный термит в зажигательных целях. Его весовой состав обычно составляет около 68,7 % термита, 29,0 % нитрата бария, 2,0 % серы и 0,3 % связующего (такого как PBAN). Добавление нитрата бария к термиту увеличивает его тепловой эффект, дает более крупное пламя и значительно снижает температуру воспламенения. Хотя основная цель Термат-TH3 в вооруженных силах — зажигательное оружие против материальных средств, его также можно использовать для сварки металлических компонентов.
Классическим военным применением термитов является приведение в негодность артиллерийских орудий, и они использовались для этой цели со времен Второй мировой войны, например, в Пуэнт-дю-Оке в Нормандии. Термит может навсегда вывести из строя артиллерийские орудия без использования зарядов взрывчатого вещества, поэтому термит можно использовать, когда для операции необходима тишина. Это можно сделать, вставив одну или несколько термитных гранат в казённую часть, а затем быстро закрыв ее; это сваривает затвор и делает невозможным заряжание орудия. В качестве альтернативы, термитная граната, примененная внутри ствола орудия, повреждает ствол, делая орудие опасным для стрельбы. Термит также может сваривать механизм наведения и подъема орудия, что затрудняет правильное прицеливание.
Во время Второй мировой войны и немецкие, и союзные зажигательные бомбы использовали термитные смеси. Зажигательные бомбы обычно состояли из десятков тонких наполненных термитом канистр (бомб), воспламеняемых магниевым запалом. Зажигательные бомбы нанесли огромный ущерб многим городам из-за пожаров, вызванных термитом. Особенно уязвимы города, которые в основном состояли из деревянных построек. Эти зажигательные бомбы использовались в основном во время ночных воздушных налетов. Бомбардировочные прицелы нельзя было использовать ночью, что создавало необходимость использовать боеприпасы, которые могли бы уничтожать цели без необходимости точного размещения.
Использование термитов опасно из-за чрезвычайно высоких температур и чрезвычайных трудностей в подавлении реакции, когда-то начавшейся. Небольшие потоки расплавленного железа, выделяющегося в результате реакции, могут перемещаться на значительные расстояния и могут плавиться через металлические контейнеры, воспламеняя их содержимое. Кроме того, легковоспламеняющиеся металлы с относительно низкими температурами кипения, такие как цинк (с температурой кипения 907 ° C, что примерно на 1370 ° C ниже температуры, при которой горит термит), потенциально могут сильно распылять перегретый кипящий металл в воздухе, если он находится рядом с термитом.
Если по какой-либо причине термит загрязнен органическими веществами, гидратированными оксидами и другими соединениями, способными выделять газы при нагревании или реакции с компонентами термитов, продукты реакции могут быть распылены. Более того, если термитная смесь содержит достаточно пустых пространств с воздухом и горит достаточно быстро, перегретый воздух также может вызвать разбрызгивание смеси. По этой причине предпочтительно использовать относительно неочищенные порошки, чтобы скорость реакции была умеренной и горячие газы могли выходить из зоны реакции.
Предварительный нагрев термита перед воспламенением может быть легко выполнен случайно, например путем заливки новой кучи термитов на горячую, недавно воспламенившуюся кучу термитного шлака. При воспламенении предварительно нагретый термит может гореть почти мгновенно, выделяя световую и тепловую энергию с гораздо большей скоростью, чем обычно, и вызывая ожоги и повреждение глаз на достаточно безопасном расстоянии.
Реакция термитов может произойти случайно на промышленных предприятиях, где рабочие используют абразивные шлифовальные и отрезные круги для работы с черными металлами. При использовании алюминия в этой ситуации образуется смесь оксидов, которая может сильно взорваться.
Смешивание воды с термитом или заливка воды на горящий термит может вызвать паровой взрыв с разлётом горячих фрагментов во всех направлениях.
Основные ингредиенты термита также были использованы из-за их индивидуальных качеств, в частности отражательной способности и теплоизоляции, в лакокрасочном покрытии или добавке для немецкого цеппелина Гинденбург, что, возможно, способствовало его огненному разрушению. Это была теория, выдвинутая бывшим ученым НАСА Аддисон Бейн, а затем испытанная в небольших масштабах научным реалити-шоу MythBusters с полуубедительными результатами (доказано, что это не вина только термитной реакции, а наоборот. предположили, что это комбинация этого и горения газообразного водорода, заполнившего тело Гинденбурга). Программа MythBusters также проверила достоверность видео, найденного в Интернете, в котором некоторое количество термитов в металлическом ведре воспламенилось, когда оно находилось на вершине нескольких глыб льда, что вызвало внезапный взрыв. Они смогли подтвердить результаты, обнаружив огромные глыбы льда на расстоянии 50 м от места взрыва. Соведущий Джейми Хайнеман предположил, что это произошло из-за аэрозольного образования термитной смеси, возможно, в облаке пара, в результате чего она горела еще быстрее. Хайнеман также выразил скептицизм по поводу другой теории, объясняющей это явление: реакция каким-то образом разделила водород и кислород во льду, а затем воспламенила их. В этом объяснении утверждается, что взрыв произошел из-за реакции высокотемпературного расплавленного алюминия с водой. Алюминий бурно реагирует с водой или паром при высоких температурах, выделяя водород и окисляясь. Скорость этой реакции и возгорание образующегося водорода могут легко объяснить взрыв, подтвержденный. Этот процесс сродни взрывной реакции, вызванной попаданием металлического калия в воду.
Красные, коричневые или оранжевые пятна на раковине и унитазе, «ржавый» цвет воды, нефтяной (болотный) запах, опалесцирующая маслянистая пленка на поверхности воды, липкая бурая слизистая охра на внутренних стенках труб, в бачках унитазов и на картриджах механической очистки — все эти признаки указывают на наличие в воде не «просто железа», как многим представляется, а железобактерий (Crenothrix polyspora, Gallionella ferruginea, Clonothrix). Железобактерии — микроорганизмы, которые часто встречаются в почве, поверхностных водах и воде неглубоких скважин. Железобактерии – это типичная проблема прежде всего «мелких» скважин. В глубокие скважины железобактерии также могут быть внесены, например, в процессе бурения, замены или установки насоса. Бактериальное загрязнение всегда легче предупредить, чем устранить. Обычные методы дезинфекции (химическая обработка) не способны обеспечить 100% эффективность.
Железобактерии не вызывают заболевания, однако, они ответственны за пятна, слизистые отложения в трубах и неприятные запахи в воде. Железобактерии не производят сероводород, однако способны создавать среду, в которой размножаются серные бактерии, которые вырабатывают сероводород. В биопленках, образованных безвредными железобактериями на поверхностях трубопроводов, формируется среда, в которой активно размножаться другие микроорганизмы, в том числе патогенные бактерии и вирусы.
Биопленка из железобактерий, сформированная на поверхности обычного картриджа механической очистки из полипропилена, способна даже условно приносить пользу, превращая фильтрующую поверхность картриджа в первичный фильтр удаления железа из воды. Этот эффект объясняет «чудо» частичного удаления из воды растворенного железа картриджем из полипропиленового волокна или пены с естественным образованием биомассы из железобактерий, экзополисахаридов и гидроокиси железа.
Железобактерии выносятся потоком воды из источника водоснабжения в водопроводную сеть, закрепляются на стенках трубопроводов, на фильтрующих поверхностях, размножаются, формируют устойчивые биопленки, окисляют двухвалентное железо и осаждают на поверхности бактериальных клеток гидроокись железа. Энергия аэробного окисления двухвалентного железа до трехвалентной формы используется железобактериями для собственного жизнеобеспечения – усвоения углерода из углекислоты или карбонатов в воде. Так как энергия окисления низкая, железа бактериями окисляется много. Охристые отложения гидроокиси частично смываются водой, ухудшая ее качество, частично превращаются в плотные отложения, уменьшающие поперечное сечение трубопровода.
Железобактерии, окисленное железо и марганец, сера и органические соединения — медленные «убийцы» ионообменных слоев в фильтрах. Биопленки колонизируют механические и угольные фильтры, оказываются сильнее любых «бактериостатических» свойств загрузок. Аэрационные системы и фильтры-обезжелезиватели с гранулированной средой относительно легко экранируют железобактерии и переносят биообрастание. Основные факторы поддержания работоспособности — качество противоточной промывки и периодическое ударное хлорирование.
Как бороться с железобактериями.
В качестве первого шага выполняют физическое устранение отложений. Насосное оборудование, кабель, водоподающая труба – все подлежит извлечению и тщательной физической очистке от охристых отложений. Поверхность обсадной трубы также должна быть очищена. Физическое удаление сопровождается последующей химической обработкой воды окислителем-биоцидом. В качестве альтернативы химической обработке — метод пастеризации. В скважину подают пар или горячую воду, поддерживая в течении 30 минут температуру воды в скважине не ниже 60оС. Это эффективный, экологически чистый, безреагентный, но дорогостоящий способ борьбы с вегетативными формами микроорганизмов.
Самый популярный метод – шоковое хлорирование.
Химическая дезинфекция – самый популярный и наиболее часто применяемый метод устранения железобактерий. Используют поверхностно-активные вещества в сочетании с дезинфицирующими средствами – биоцидами и окислителями. Популярное и недорогое средство для дезинфекции – хлорсодержащий бытовой отбеливатель, который содержит водный раствор гипохлорита натрия и ПАВы. Эффективная дезинфекция воды в скважине подразумевает соблюдение трех основных условий: дозы биоцида (не менее 1 литр отбеливателя на 100 литров воды), времени контакта (экспозиция около 24 часов), наличия перемешивания и рециркуляции. В идеале перед добавлением дезинфицирующего вещества скважина должна быть «прокачана до чистой воды», а отложения максимально удалены. Тяжелое заражение скважины и системы водоснабжения железобактериями может требовать нескольких повторных процедур. После 24-х часовой экспозиции биоцида в скважине и трубопроводах воду из скважины откачивают, а водопроводную систему промывают. Шоковое хлорирование не позволяет победить железобактерии, но позволяет осуществлять контроль над их размножением.
Теоретически, термитная смесь может состоять из различных металлов, способных служить топливом, и окислителей. Алюминий получил широкое распространение из-за очевидных преимуществ:
В исходной смеси в том виде, в котором она была изобретена, использовался оксид железа в виде прокатной окалины. Состав было очень сложно зажечь
Медный термит может быть получен из оксида меди (I) (Cu2O, красный) или оксида меди (II) (CuO, черный). Скорость горения обычно очень высокая, а температура плавления меди относительно низкая, поэтому в результате реакции образуется значительное количество расплавленной меди за очень короткое время. Реакции термитов меди (II) могут быть настолько быстрыми, что их можно рассматривать как разновидность мгновенного порошка. Может произойти взрыв, в результате которого на значительные расстояния разлетятся брызги медных капель. Кислородно-сбалансированная смесь имеет теоретическую максимальную плотность 5,109 г/см³, температуру адиабатического пламени 2843 К (включая фазовые переходы) с оксидом алюминия в расплавленном состоянии и медью как в жидкой, так и в газообразной форме. На 1 кг этого термита образуется 343 г паров меди. Энергосодержание составляет 974 кал/г.
Термит меди (I) используется в промышленности, например, при сварке толстых медных проводников (сварка вручную). Этот вид сварки оценивается также для сращивания кабелей на флоте ВМС США для использования в сильноточных системах, например, в электрических силовых установках. Сбалансированная по кислороду смесь имеет теоретическую максимальную плотность 5,280 г/см³, температуру адиабатического пламени 2843 К (включая фазовые переходы) с расплавленным оксидом алюминия и медью как в жидкой, так и в газообразной форме. На 1 кг этого термита образуется 77,6 г паров меди. Энергетическая ценность 575,5 кал/г.
В Железнодорожных путях
Используется в качестве сварки для железнодорожных путей. картинка.
В развлекательных целях
Были несчастние случаи применения гипсового термита при несоблюдении Техники Безопасности.
В осветительных снарядах
К сожалению, нет четких доказательств применения термитной смеси в авиа-бомбах и снарядах.
В Термитной Сварке
Также применение данной смеси получило распространение в Термитной сварке.
Изготовление очень простое:
нужно смешать алюминиевый порошок и гипс в пропорции в 2:3 или для более сильного эффекта 1:1.
также можно залить водой полученную смесь и поместить в форму, получится таблетка которая будет вступать в реакцию медленнее.
Есть разные виды термитов такие как: Натриевый термит, Кальциевый термит, Железный термит, Цинковый термит.
Натриевый термит – термитная смесь состоящая из металического натрия и железа(IІI). В промышленности почти не используется.
Были несчастние случаи применения натриевого термита при несоблюдении Техники Безопасности.
Из-за дороговизны, этот термит не получил широкого распостранениия.
нужно смешать железо(IІI) и Натрий в пропорции в 2:3 или для более сильного эффекта 1:1.
Терматный состав представляет собой термит, обогащенный окислителем на основе соли (обычно нитратами, например, нитратом бария-Ba(NO3)2 или пероксидами). В отличие от термитов, терматы горят с выделением пламени и газов. Присутствие окислителя облегчает воспламенение смеси и улучшает проникновение в цель горящим составом, поскольку выделяющийся газ выбрасывает расплавленный шлак и обеспечивает механическое перемешивание. Этот механизм делает термат более подходящим, чем термит, для зажигательных целей и для аварийного разрушения чувствительного оборудования (например, криптографических устройств), поскольку эффект термитов более локализован.
Знаете ли вы, как удалить ржавчину с железной поверхности?
Обычные методы удаления ржавчины делятся на две категории: физические и химические. Физические методы, как правило, включают в себя абразивные методы, с использованием наждачной бумаги, шлифовальных кругов, стальных проволочных щеток и стальной ваты для удаления ржавчины. Химические методы предполагают реакцию между кислотой и ржавчиной, которая служит для удаления ржавчины.
На самом деле, если держать стальные изделия изолированными от воды и кислорода, можно предотвратить появление ржавчины. Поэтому самый простой способ избежать ржавчины – поддерживать чистую и сухую поверхность стальных изделий. Предотвратить появление ржавчины можно также путем создания защитного слоя на поверхности, используя масло, краску, эмаль или полимерное покрытие.
В повседневной жизни на такие предметы, как кузова автомобилей и ведра, часто наносятся лакокрасочные покрытия, а машины требуют покрытия минеральным маслом.
Кроме того, такие методы, как гальваника или горячее погружение, позволяют нанести на стальную поверхность слой металла, устойчивого к ржавчине, например цинка, олова, хрома или никеля. Эти металлы создают плотный слой оксидной пленки, которая предотвращает ржавление железа, изолируя его от воды и воздуха.
Кроме того, сталь можно легировать, чтобы изменить ее внутреннюю структуру, например, добавляя хром или никель в обычную сталь для получения нержавеющей стали, что эффективно повышает устойчивость стальных изделий к ржавчине.
Обычные средства для удаления ржавчины в повседневной жизни в основном содержат соляную и разбавленную серную кислоту, которые могут вступать в реакцию с оксидом железа. Уравнения реакций таковы:
Средства для удаления ржавчины проникают в стальную поверхность через трещины в слоях ржавчины и примесей, заставляя эти слои растворяться и отслаиваться, тем самым удаляя ржавчину, примеси и оксидную кожу со стальной поверхности. Однако кислоты обладают коррозионными свойствами, поэтому при удалении ржавчины необходимо использовать защитную одежду.
Кроме того, в результате реакции между кислотой и железом образуется водород, который может взорваться при контакте с открытым пламенем, поэтому во время работ по удалению ржавчины курить категорически запрещено.
Соляная и разбавленная серная кислота могут вступать в реакцию с оксидом железа, но какая из них лучше подходит для удаления ржавчины в промышленности?
Основными факторами являются эффективность удаления ржавчины, стоимость производства кислоты, транспортировка и хранение кислоты, а также безопасность и защита окружающей среды.
Что эффективнее удаляет ржавчину – соляная или серная кислота? Поместив ржавые гвозди в равные объемы и концентрации водородных ионов соляной и серной кислот, мы обнаружили, что соляная кислота более эффективна для удаления ржавчины. Эксперименты также показывают, что при прочих равных условиях скорость реакции разбавленной серной кислоты с оксидами металлов медленнее, чем скорость реакции соляной кислоты.
Итак, что выгоднее с точки зрения производства, транспортировки и безопасного использования – соляная или серная кислота? Промышленное получение соляной кислоты заключается в электролизе насыщенного рассола с получением водорода и хлора. Газы реагируют с образованием хлористого водорода, который поглощается водой с образованием соляной кислоты.
Хлорид водорода не может растворяться в воде бесконечно долго, поэтому концентрированная соляная кислота имеет массовую долю растворителя не более 37%. Серная кислота, с другой стороны, производится путем обжига пирита при высоких температурах с образованием диоксида серы, который реагирует с кислородом, образуя триоксид серы. Триоксид поглощается концентрированной серной кислотой с образованием олеума, который затем превращается в серную кислоту путем добавления воды.
Поэтому с точки зрения сырья, процесса приготовления и воздействия на окружающую среду соляная кислота превосходит серную. Концентрированная соляная кислота должна храниться в герметичных стеклянных бутылях или пластиковых бочках, а перевозиться в специально изготовленных стальных автоцистернах с резиновой прокладкой.
Концентрированная серная кислота может иметь массовую долю до 98%, а для ее хранения и транспортировки можно использовать стальные или алюминиевые контейнеры. В этом отношении серная кислота сильнее соляной.
Соляная кислота с большей массовой долей растворителя летуча, и испаряющийся хлористый водород оказывает сильное раздражающее и разъедающее действие на организм человека, в то время как соляная кислота с меньшей массовой долей растворителя относительно стабильна.
Концентрированную серную кислоту необходимо разбавлять перед использованием. При таком разбавлении выделяется значительное количество тепла, которое может легко вызвать ожоги. Кроме того, коррозионная активность концентрированной серной кислоты гораздо сильнее, чем концентрированной соляной кислоты. Из этого можно сделать вывод, что использование соляной кислоты более безопасно.
Исходя из вышеизложенной информации, очевидно, что соляная кислота обеспечивает лучший эффект удаления ржавчины, более низкую стоимость и безопасное использование.
Кроме того, в химической лаборатории можно изготовить относительно экологичное средство для удаления ржавчины. Для этого необходимо поместить 18 г лимонной кислоты, 0,8 г декстрина, 3 г молибдата натрия, 1,1 г фосфорной кислоты и 60 г воды в емкость для смешивания и равномерно перемешивать при комнатной температуре в течение 30 минут.
На втором этапе к смешанному раствору добавляют 8 г глицерина и равномерно перемешивают при комнатной температуре в течение 10 минут при скорости перемешивания 25 об/мин. На третьем этапе в смешанный раствор добавляют 0,06 г йодида натрия и равномерно перемешивают при комнатной температуре в течение 30 минут при скорости перемешивания 25 об/мин.
Замена соляной кислоты и разбавленной серной кислоты на лимонную может решить проблему загрязнения окружающей среды средствами для удаления ржавчины. Глицерин усиливает адгезию средства для удаления ржавчины к металлической поверхности. Более того, этот удалитель ржавчины не только удаляет ржавчину, но и обладает антикоррозийными свойствами.
Хотя ржавление стали приводит к потере металлических ресурсов, у этого процесса есть и свои преимущества. Например, железный порошок – ключевой ингредиент поглотителей кислорода, часто встречающихся в кондитерских упаковках, – использует принцип ржавления для поглощения кислорода, предотвращая тем самым порчу продуктов.
Более того, ржавление железа – это экзотермическая реакция. Это явление было использовано для производства "нагревательных пластырей". Основными компонентами нагревательного пластыря являются железный порошок, вермикулит, активированный уголь, неорганические соли (например, поваренная соль) и вода. В естественных условиях скорость реакции окисления в железе медленная.
Для ускорения этой реакции используется мелкий железный порошок с большой площадью поверхности. Роль активированного угля заключается в формировании первичной ячейки для продвижения реакции, в то время как его сильная адсорбционная способность удерживает воду в его рыхлой структуре. Неорганические соли взаимодействуют с активированным углем, образуя первичную ячейку и способствуя протеканию реакции. Вермикулит, железо-магниевый алюмосиликатный минерал, служит в качестве теплоаккумулирующей среды.
В химической лаборатории мы можем сами сделать эти нагревательные пластыри. Смешав железный порошок, активированный уголь, поваренную соль и вермикулит в массовом соотношении 5:2:2:2. Эту смесь (вермикулит не обязателен) высыпают в мензурку, добавляют несколько капель воды и тщательно перемешивают стеклянной палочкой.
Затем он упаковывается в мешок из нетканого материала и запечатывается в самозапечатывающийся пакет (или с помощью пластикового герметика). При необходимости его можно достать для использования. Следует отметить, что чем мельче частицы железного порошка и активированного угля (в идеале 100 меш для железного порошка и 150 меш для активированного угля), тем быстрее протекает реакция и тем заметнее повышение температуры.
А ещё и жидкий металл, причём почти винтажный
Здесь речь идёт о системе, разработанной и реализованной «в железе» лет 10 назад. Так что её вполне можно назвать винтажной, поскольку технологии устаревают очень быстро. Это был, скорее, тестовый проект, который так и не встал на рельсы коммерции.
Система Danamics LMX на первый взгляд является вполне обычной воздушной системой охлаждения с несколькими теплопроводящими трубками. Но вот внутри трубок не воздух, а металл, притом жидкий. Это сплав натрия и калия, который химически агрессивен. Так что если случится утечка, будут проблемы.
10 лет назад этот проект стал попыткой увеличить эффективность обычных радиаторов. При этом компания, о которой идёт речь, занималась изучением возможности использования жидких металлов в системах охлаждения. Результатом разработки оказалась система, которая была выпущена в начале 2010 года. В тираж она не пошла, поскольку была экспериментальной.
После того как эта система попала в руки пользователя der8auer (известный оверклокер), он выяснил, что особого смысла использование жидкого металла не имело. Дело в том, что всё это циркулирует в условиях замкнутого контура, так что плюсов в плане отвода тепла по сравнению с другими мощными системами нет.
Особенность Danamics LMX ещё и в наличии специальной помпы, которая размещена в верхней части системы охлаждения. Она представляет собой неодимовый электромагнитный насос. При работе системы охлаждения кабели, которые подводят энергию к помпе, нагреваются до 40-50 градусов Цельсия. Удивляться здесь не приходится — кабели рассчитаны на силу тока в 30 А.
В целом эта система охлаждения была экзотикой как для своего времени, так и для нашего. Но сейчас ничего такого уже не выпускается, вряд ли подобная система появится в ближайшем будущем. Это был эксперимент, притом довольно опасный — если бы одна из трубок лопнула, то у пользователя точно возникли бы проблемы, ведь металлы, о которых идёт речь, крайне активны.
Возможно, вы сами испытывали какую-то необычную систему охлаждения? Если так, поделитесь в комментариях.
Система охлаждения на базе соли
Этот проект разработан учёными Городского университета Гонконга и Школы энергетики при Хуачжунском университете науки и техники в Ухане. По их словам, такое охлаждение позволяет процессору работать примерно на 32% быстрее за счёт снятия троттлинга. При этом хладагент в системе восстанавливать не нужно — вода поглощается из атмосферного воздуха.
Сама система получила название HSMHS (Hygroscopic Salt-Loaded Membrane-Encapsulated Heat Sink — гигроскопический теплоотвод с наполненной солью мембраной). Это вполне обычный радиатор, который покрыт слоем из пористого материала. Поры заполнены водным раствором бромида лития.
В конечном счёте охлаждение чипа реализуется за счёт того, что через пористую мембрану испаряется водяной пар, который и отводит тепло. Как и говорилось выше, запас воды пополняется за счёт захвата из атмосферного воздуха — такая система охлаждения будет работать практически везде, за исключением, вероятно, регионов с крайне низкой влажностью воздуха.
Достоинство системы в том, что это пассивное охлаждение, соответственно, нет дополнительных затрат энергии. Многие производители стараются их снизить, в том числе за счёт использования пассивных систем охлаждения. Если учёным удастся оптимизировать свою систему таким образом, чтобы её можно было использовать массово в разных ПК, то, возможно, она сможет стать коммерчески успешной.
По словам разработчиков, система на основе соли бромида лития более надёжна, чем, например, металлоорганические каркасные структуры и гидрогели.
Что касается тестирования, то учёные утверждают, что «солевое» пассивное охлаждение поддерживало температуру чипа на уровне ниже 64 градусов Цельсия. После этого системе необходимо восстановить воду, во время «заправки» солевая система охлаждения практически не работает. Возможно, решить эту проблему можно за счёт запуска уже активной системы.
По словам разработчиков, новая система гораздо выгоднее металлоорганической каркасной структуры на основе хрома, которая также считается перспективной для пассивного охлаждения электроники. По мнению учёных, пассивная система охлаждения может использоваться не только для охлаждения десктопных систем, её вполне можно задействовать для снижения температуры фотоэлементов, аккумуляторов и т. п.
Сейчас учёные ещё тестируют свою систему, чтобы проверить все нюансы перед тем, как предложить её партнёрам для проверки эффективности.