УДК 662.02: [531.72 + 544.33

 

Метакса Г.П. д.т.н.,

Молдабаева Г.Ж., к.т.н., доц.

 
Республика Казахстан г. Алматы,  Институт Горного дела имени Д.А. Кунаева

gu-m@rambler.ru

 

к ПРОГНОЗИРОВАНИю КАТАЛИТИЧЕСКИ - АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ВОДЫ ПУТЕМ ЗАМЕРОВ ЭЛЕКТРического СОПРОТИВЛЕНИЯ

По замерам электрического сопротивления в зависимости от физических свойств границы раздела (материала измерительных электродов) и масштабных соответствий связанных с тепловым признаком, можно  создать  методические обеспечение с соответствующим алгоритмом по прогнозированию поверхностной активности воды

 

При проведении замеров электрического сопротивления воды в градуированной кювете с неизменным химическим составом были выявлены проявления параметрического резонанса. Это означает, что электрическое сопротивления  воды нелинейно зависит от расстояния между измерительными электродами. Выявлено скачкообразное изменение этого параметра вблизи критических точек, положения которых зависит от физических свойств материалов электрода, воды и её компонентов.

Ниже рассмотрена возможность прогнозирования поверхностной активности воды путем замеров электрического сопротивления в зависимости от изменения природы контакта и в зависимости от положения критических точек на масштабной шкале.

В первом случае все замеры этого параметра проводили на одном и том же расстоянии (l = 1см) между электродами разной природы (см. табл. 1).

 

Таблица 1 - Изменение электрического сопротивления родниковой воды в зависимости от природы контакта пары Sb-Me,  l = 1 см, .

        

 

п/п

 

 

Вещества

Электро-

сопротивление, измеренное при l = 1см, 

Удельное э/сопротивление при , ρsb -  ком

Удельное э/сопротивление при  ком

 

1

2

3

4

1

Sb-Sb

0,55

0,480,8

-

2

Sb-Al

512

1-1,2

1-1,2

3

Sb-Si техн.

8-14

0,72-1,2

0,73-0,92

4

Sb-Si монокр.

4-17

0,72-1,2

0,78-1,05

5

Sb-Au (583)

0-3

0,4-0,7

0,42-0,67

6

Sb-Ti

6-8,5

1,92

2,34

7

Sb-In

4-6

1,96

1,6 - 2

8

Sb-Sn

3-4

1,68

1,57

9

Sb-Pb

3-4

1,4

1,38

10

Sb-Bi

3-3,5

1,28

1,33

11

Sb-Cd

4-6

1,52

1,56

12

Sb-Ag

3-5

1,28

1,45

13

Sb-Ni

3-4

1-1,12

1,83

14

Sb-Co

3-4

1-1,12

2,06

15

Sb-Zn

8

1,92

1,9

16

Sb-Mn

0,5-5

1,2-1,4

1,55

17

Sb-Zz

5,5

1,28

2,39

18

Sb-Be

8-10

1,6

2,23

19

Sb-Pf

4-9

1,2-1,3

2,13

20

Sb-Ga

6

1,52

1,8-2,36

 

Затем измерили этот параметр на расстоянии, численно равном корню квадратному из температуры плавления неизменяемого электрода (в нашем случае – сурьмы l = 25 см – 2 колонка таблицы). А  в третьей колонке приведены значения сопротивления, измеренные при длинах lm, численно равных корню квадратному из температуры плавления сменного электрода. Сравниваемые масштабы lsb, lm, на 1÷2 порядка превышают удельное сопротивление, измеренное на длине l1см. Резкие падения этого параметра свидетельствуют о резонансном поведении этого параметра. А резонанс, в свою очередь, является признаком совпадения собственных и вынужденных (внешних) колебаний, т.е. резким изменением амплитуды (ρ) измеряемых свойств. Первым признаком резонанса в данном случае является факт уменьшения сопротивления вблизи особых точек. Сравнивая данные строчек 1, 2 и 3 таблицы 1 можно отметить появление автоволновых колебаний (отмечено знаком ↔) для пар сурьма-сурьма и алюминий – сурьма. Это признак появления стоячих волн к резонансу не имеющих отношения. Зато в других случаях сравнительный анализ дает представления о том, что практически все выбранные металлы, кроме марганца (параметр столбца 4 больше параметра столбца 2), обладают резонансными признаками, степень убывания или возрастания амплитуды  (ρ) можно уточнять по данным  столбца 4. Например, для пары SbSi (технический) можно видеть падение сопротивления на длине  25 см  (√Тsbпл) – это признак резонанса 1 уровня, а резонансом 2 уровня является еще большее падение этого параметра при длине 38 см (√Siпл).

Таким образом, можно получить сведения о том, какая граница раздела фаз наиболее активна по отношению к воде. В рассматриваемом случае - это кремний (8 - 14 для l = 1см, 0,72 – 1,2 для l = 25 см и 0,730,92 для l = 38 см).      

Корень квадратный из температуры плавления сурьмы равен 25 см. Однако экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в ряде случаев сравниваемые  с удельным  сопротивлением (ρ = 1 см) значения параметра ρSb много (в десятки раз) меньше чем на длине 25 см. Не работают классические законы возрастания сопротивления с увеличением длины проводника для следующих металлов: алюминия, кремния, золота, титана, индия, олова, свинца, висмута, кадмия, серебра, никеля, кобальта, цинка, циркония, галлия. Выявлены критические длины и для корней квадратных от температуры плавления металлов, составляющих электродную пару с сурьмой.

Здесь также наблюдается скачкообразное падение сопротивления практически для всех измеренных металлов, что может свидетельствовать о проявлении параметрического резонанса на этих длинах волн (тепловой признак). Следующим признаком каталитической активности границ раздела является кратность целому числу сравниваемых величин сопротивления.

Если сравнивать отношения электрических сопротивлений (см. табл. 2), показывающих скачкообразное изменение этого параметра вблизи критических длин, то целочисленные значения отмечаются для следующих металлов по отношению друг другу: алюминий и индий. Именно алюминий и индий являются поверхностно - активными веществами в реакциях разложения воды [l].

 

Таблица 2 – Изменение электрического сопротивления воды в узлах и пучностях стоячей волны

 

           

          Пара

кОм для

кОм для

Кме / Кsb

Sb-Sb

12-18

-

>1

Sb-Au

10-17

14-22 (32,6)

1,29

Sb-Si (монокрист.)

18-36

30 - 40  (37,8)

1,5

Sb-Al

25-30

25 - 30  (25,6)

~1

Sb-Ni

25-28

70 (38,14)

1,52

Sb-Pd (пр)

25

60 (39,42)

1,57

Sb-Пан

25

52 (35.8)

1,42

Sb-Co

28

80 (38,66)

1,54

Sb-Mn

30-35

55 (35,3)

1,36

Sb-Ag

32

45 (30,98)

1,23

Sb-Bi

32

22 (16,46)

-1,51/0,65

Sb-Zz

32

100 (41,8)

1,66

Sb-Pt

30-33

90 (42,1)

1,67

Sb-Pb

35

25 (18,08)

-1,38/0,72

Sb-Gа

38

10 - 13 (5,5)

-4,56/0,22

Sb-Cd

38

28 (17,9)

-1,4/0,71

Sb-Be

40

80 (35,8)

1,42

Sb-Zn

48

39 (20.46)

-1,22/0,81

Sb-Ti

48

100 (42,6)

1,69

Sb-In

49

20 - 25 (12,48)

-2/0,5

 

          Таким образом, анализируя полученные данные по замерам электрического сопротивления в зависимости от физических свойств границы раздела (материала измерительных электродов) и масштабных соответствий связанных с тепловым признаком, можно  в дальнейшем выполнить необходимые научно-исследовательские работы и создать  методические обеспечение с соответствующим алгоритмом по прогнозированию поверхностной активности воды по:

·        скачкообразному изменению свойств вблизи критических точек, численно равных корню квадратному от температуры плавления;

·         по целочисленным отношениям коэффициентов и корней квадратных материалов границы раздела фаз.

Данная работа является физическим обоснованием для постановки и решения в дальнейшем указанной научно-прикладной задачи получения заданных свойств.

 

Литература

1.  Сармурзина Р.Г., Метакса Г.П. Вещества – преобразователи энергии и энергоаккумулирующие. Алматы, КазГосИНТИ, 1993, 27 с.