«Горючий лед» начнет мировую энергетическую революцию. Для изготовления льда, нам понадобиться

Японские ученые совместно с американскими геологами и энергетиками запускают проект по разработке запасов гидрата метана под вечной мерзлотой. Место его проведения – Аляска, регион Норт-Слоуп. Это самая северная, негостеприимная и далекая часть данного штата, но тем лучше. Здесь можно проводить амбициозные эксперименты без риска для экологии и населения, чего лишены японцы у себя дома — поэтому они готовы щедро инвестировать в проект.

Япония – страна без энергетического природного сырья, крупнейший мировой импортер углеводородов. В то же время японские острова буквально окружены залежами гидрата метана, известного как «горючий лед». Это комбинация из воды и газа, которая образовалась под давлением огромной массы воды и температуре около 0 градусов. Стоит поднести к горсти горючего льда спичку, как он начнет спокойно гореть, как обычный метан. А черпать вещество можно прямо с морского дна, где его чрезвычайно много.

Проблемы начинаются, когда встает вопрос о промышленной добыче гидрата. Он крайне нестабилен, и если вытаскивать сырье на поверхность сразу кубометрами, наверняка случится утечка газа. Невозможно извлечь из грунта тонны гидрата, не растеряв сам газ и не разрушив структуру подводной гряды. Но речь идет о сейсмоактивном регионе, и рукотворные цунами вдобавок к ежегодным природным катаклизмам никому не нужны. У японских ученых есть наработки по извлечению метана, но у них нет подходящей площадки для экспериментов.

Аляска с ее вечной мерзлотой может стать отличным полигоном. Уже доказано, что удобнее всего подавать тепло внутрь скважин, растапливать там гидрат и откачивать на поверхность только сам метан. Технологии не очень сложные, задачи доставки оборудования в ледяную пустыню и поиска подходящих источников энергии тоже решаемы. Вопрос в другом – что делать, если затея увенчается успехом?

Перенести наземную буровую станцию на морское дно без новых масштабных исследований и доработок все равно нельзя — а это вопрос политики и общественного доверия. Свободно добывать на Аляске газ США японцам точно не позволят. Конечно, американцы и сами могут перейти от разработки сланцев к освоению гидрата метана, используя японские технологии. Особенно, если учесть, что именно в горючем льде содержится почти треть всего углерода в полезных ископаемых на Земле, остальное – это нефть, уголь и газ. Но, опять же, пока нет методов промышленной добычи гидрата метана, совершенно непонятно, выгодно ли это будет с экономической точки зрения в сравнении с традиционной газодобычей.

Горячий лёд February 13th, 2018

Исследования английского физика Бриджмена показали, что под весьма значительным давлением вода переходит в так называемый горячий лед и остается такой при температуре значительно выше 0 градусов. Бриджмен показал, что может существовать лед не одного сорта, а нескольких. Если быть точными то шести. Горячий лед, получается под чудовищным давлением в 20600 атмосфер и остается твердым при температуре 76 градусов Цельсия.

Горячий лед обжог бы нам пальцы, если бы мы могли до него дотронуться. Но прикосновение к нему невозможно; горячий лед образуется под давлением мощного пресса в толстостенном сосуде из лучшей стали. Увидеть его или взять в руки нельзя, и свои свойства горячий лед открывает физикам лишь косвенным образом.

Под весьма значительным давлением вода переходит в так называемый горячий лед.

Любопытно, что горячий лед плотнее обыкновенного, плотнее воды: его удельный вес 1,05. Он тонет в воде, между тем как обыкновенный, холодный лед на ней плавает.

Описанный выше горячий лед вряд ли получился бы в домашних условиях. Но, все-таки, можно попробовать заморозить лед, не доводя его до температуры замерзания и, таким образом, получить горячий лед. Следуя дальнейшим инструкциям, вы можете приготовить вещество, которое будет похоже на лед, используя компоненты, купленные в магазине или найденные дома.

Чтобы приготовить горячий лед, найдите немного тригидрата ацетата натрия и растворите его как можно больше в горячей, практически кипящей воде. Для этого возьмите ацетат натрия и высыпьте его в кастрюлю. Для начала должно хватить около одного стакана. Оставьте немного его про запас, чтобы использовать в качестве затравочного кристалла.

Чтобы приготовить горячий лед, нужно перенасытить воду ацетатом натрия, поэтому не следует наливать слишком много воды - чем меньше вы ее нальете, тем гуще получится раствор и тем лучше получатся кристаллы.

Доведите раствор практически до кипения. Постоянно помешивайте его. Именно в этот момент вы фактически растворяете кристаллы тригидрата ацетата натрия. Раствор должен стать настолько густым, чтобы порошок больше не растворялся и на дне кастрюли остался небольшой осадок. Если порошок полностью растворился, и на дне ничего нет, продолжайте добавлять в воду ацетат натрия пока раствор не дойдет до такого состояния, когда он уже не может полностью растворить порошок.

После этого раствор вылейте в посудину любых размеров таким образом, чтобы осадок от нерастворимого порошка не попал в посудину и остался в кастрюле и поместите посудину с раствором в морозилку на 30-60 минут. Обычно растворенные кристаллы снова начали бы кристаллизироваться, но так как мы получили ацетат натрия в перенасыщенном растворе, он переохлаждается, то есть его температура опускается ниже обычной температуры кристаллизации без самого процесса кристаллизации.

Как только вы прикоснетесь к раствору зубочисткой с небольшим количеством ацетата натрия на ней, он затвердеет, образовывая горячий лед. От него должно исходить тепло. Это происходит из-за высвобождения энергия при образовании кристаллов.

«Горячий лед - это невозможно!» - скажите вы, на что и получите ответ - всё возможно! Горячий лед, или как его называют ученные ацетат натрия можно сделать у себя дома. Для этого не понадобиться каких-то специальных приспособлений, или составляющих, которые тяжело достать. Как сделать горячий лед в домашних условиях? Первым делом, желаем предупредить, чтобы Вы не допускали до этого процесса детей, с целью безопасности. Для изготовления льда, нам понадобиться: - уксус; - сода. Следует заметить, что уксус можно брать любой концентрации, 9%, 30% или 70%. Главное правильно подобрать процентное соотношение с содой. При использовании 9% уксуса: - на 200 мл. уксуса - 25,25 г. соды. При использовании 30% уксуса: - на 200 мл. уксуса - 87,4 г. соды. При использовании 70% уксуса: - на 200 мл. уксуса - 210 г. соды.
Используйте электронные весы, так как они покажут более точный вес.

1. Смешиваем в кастрюле соду и уксус, при этом немного нагрейте раствор. В ходе реакции будет образовываться много пены, будьте готовы к этому. Как только закончиться реакция, раствор станет прозрачным. Чтобы узнать готов ли раствор, капаем в него немного уксуса, и наблюдаем за реакцией, если она снова пойдет - это знак что раствор не готов, в нем ещё предостаточно соды. Понемногу добавляем уксус, пока реакция не перестанет.


2. Далее, можем, смело его ставить варить на плиту, дабы вся лишняя вода выпарилась.


3. В процессе подогревания начнет появляться корка, нам следует сразу же снять кастрюлю с плиты, и дать постоять 5 минут.


4. Корка начнет расширяться, и наш раствор должен покрыться льдом.


5. Кипятим чайник воды и наливаем немного в раствор, капельками. Добавив воды, перемешиваем, и так делаем по нескольку раз, пока все комки и лед не исчезнет. У нас получается немного густая масса.


6. Берем стерильную банку, выливаем туда наш раствор и ставим в холодильник. Дайте ему остыть до комнатной температуры.

Один пользователь сомневается в безопасности и вот что он говорит:

Дочке 12 лет и ей загорелось сделать, я когда услышал рецепт думал, что дочка случайно нашла статью из сайта синий(голубой) кит, т.к. греть раствор уксусной кислоты даже гашоной это просто самоубийство(вообще греть любую кислоту без должного оборудования и подготовки крайне опасно) потому что в кислоте содержится химический компонент C(смертельно опасный для любого живого организма) а он будет выходить из нагреваемой жидкости вместе с паром, тем самым мы получим не выносимый запах по всей квартире и огромный шанс получения химического ожога дыхательных путей. Я бы не рекомендовал ни кому проводить этот опыт в домашних условиях, не верите на слово можете найти любую мастерскую по ремонту и обслуживанию автомобильных аккумуляторов и зайти туда, сразу же поймёте что вас ждёт.

Источники:

С детства всем известно, что лед холодный, а горячий лед — нонсенс. Однако, температура льда запросто может быть выше привычного 0 о С. Опыты английского учёного Перси Уильямс Бриджмена показали, что при давлении выше 20 тысяч атмосфер температура воды в твердом состоянии составила +76 о С. Для примера, температура горячей воды в кране по нормативу должна составлять +60 о С. Т.е. полученный лед был горячее горячей воды!

Конечно, подобные химические опыты провести в домашних условиях не получится, но горячий лед мы все-таки получим!

Проведение химического опыта «Горячий лед»

Реакция получения ацетата натрия называется «горячий лед». Несмотря на непонятные слова получить ацетат натрия легко и дома, ведь это не что иное, как результат реакции обычной пищевой соды и уксусной кислоты.
Для проведения опыта нам понадобятся:

• 70% уксусная кислота (200 мл),
• Горячая кипяченая вода,
• Кастрюля и банка.

Выливаем в кастрюлю уксус и, помешивая, постепенно добавляем соду. Пойдет реакция с выделением пузырьков газа. После прекращения выделения пузырьков, ставим кастрюлю на плиту и, постоянно помешивая, выпариваем лишнюю влагу до тех пор пока на стенках кастрюли не станут появляться белые кристаллы. Таким образом мы получили перенасыщенный раствор ацетата натрия. Даем раствору остыть. Сигналом, что мы делаем все правильно, служит образование на поверхности раствора корки. Если она не появляется, придется еще продолжить выпаривание. После образования корки начинаем очень небольшими порциями подливать горячую воду, до тех пор пока раствор не станет однородным, а корка не исчезнет.

Переливаем раствор в банку и кладем на некоторое время в холодильник и охлаждаем до комнатной температуры. Затем достаем банку и добавляем щепотку соли. Раствор начинает мгновенно кристаллизоваться и становится очень похожим на лед, который совершенно нехолодный.

Само по себе выражение "горячий лед" с трудом укладывается в наших головах. Ведь мы привыкли, что лед, неважно, кубик в стакане или огромный айсберг в океане, ледяной. А тут почему-то горячий. Разберемся, что же это за вещество, как получается и проведем опыт в домашних условиях. Итак — горячий лед.

Вещество с таким названием

Все прекрасно знают, что лед — это вода, находящаяся в твердом агрегатном состоянии, в которое переходит уже при 0 °C. Но, проводя опыты над водой, английский физик Бриджмен обнаружил, что под большим давлением происходит перестройка кристаллической решетки, она становится более плотной.

Под давлением чуть меньше 21 тыс. атмосфер вода становится льдом уже при температуре +76 °C. А при 30 тыс. атмосфер — при 180 °C! Вот это действительно горячий лед. Обжечься можно сильно. Но прикоснуться к нему невозможно, ведь такое давление выдержать человеку нереально. Физики изучают свойства такого льда лишь косвенно.

Благодаря опытам англичанин определил, что лед бывает нескольких сортов, где под сортом I находится всем знакомый лед, образованный при нуле, и дальше, с возрастанием давления, переходит из одного сорта в другой. При 30 тыс. атмосфер он становится сортом VII. Так как кристаллическая решетка изменяется, то и свойства у горячего льда другие. Он тяжелее воды и его плотность составляет 1,05 г/см 3 .

Еще одно вещество с таким названием

Провести в домашних условиях эксперимент "Горячий лед", чтобы проверить теорию Бриджмена, естественно, не получится. Но химия как наука предлагает вам другой опыт, не менее эффектный.

Он так и называется - "Горячий лед". Ацетат натрия — вещество, которое понадобится вам для его проведения. Не слышали? А на кухне мы часто получаем его при приготовлении различной выпечки, смешивая соду и уксус. Остается лишь разобраться, как сделать горячий лед из этой пены. Давайте разбираться.

Формула и уравнение реакции

Ацетат натрия (еще ее называют натриевой солью уксусной кислоты) представляет собой белые кристаллы со слегка солоноватым вкусом и запахом, который напоминает уксусный. Его формула — CH 3 COONa. В лаборатории соль получают из уксусной кислоты и карбонатов, гидроксида или гидрокарбоната натрия.

Кому интересно, уравнение реакции следующее:

CH 3 COOH + NaHCO 3 → CH 3 -COON a + H 2 O + CO 2

Хозяйки знают, что процент уксусной кислоты может быть разным. Но нет разницы, какой вы найдете в шкафчике на кухне, просто понадобится разное количество соды. Пропорции следующие:

• 750 г уксуса 8% и 84 грамма соды;
• 86 г эссенции 70% и 84 грамма соды;
• 200 г уксуса 30% и 87,4 г соды.

В результате реакции у нас получается раствор, но путем выпаривания воды мы получим 82 г ацетата натрия в виде кристаллов.

Химия — наука, которая не терпит варианта "насыпать на глаз". Если хотите, чтобы химический опыт "Горячий лед" удался, составляйте пропорцию из веществ с помощью весов. Более точными являются электронные.

Опыт в домашних условиях

Так как при проведении опыта используется кислота, а эксперимент "Горячий лед" требует еще и нагревания до высоких температур, то присутствие взрослых обязательно. Итак, приступим к колдовству.

Готовим "Горячий лед" в домашних условиях.

Прикоснитесь к охлажденному вареву зубочисткой, опущенной острием в поваренную соль. Если все сделано правильно, раствор начнет затвердевать, образуя рисунок из кристаллов, похожих на льдинки, каждый раз новый и неповторимый. При этом высвобождается большое количество энергии, которую вы прочувствуете как волну тепла.

После образования горячего льда его можно использовать для повтора опыта. Просто поставьте емкость на водяную баню и начинайте помешивать ложечкой. Увидели, что корочка из кристаллов образовалась? Повторяем пункты 4-6 и наслаждаемся результатом снова и снова.

Почему не получился эксперимент? Работа над ошибками

Вариантов, почему не получился опыт, не так и много, но рассмотрим их все:

1. При реагировании соды с уксусом какой-то реагент оказался в избытке и повлиял на дальнейшее приготовление перенасыщенного раствора. В следующий раз внимательно следите за количеством веществ при приготовлении или просто купите натриевую соль уксусной кислоты в уже готовом виде.
2. Емкость, в которой охлаждали приготовленный раствор, оказалась загрязненной.
3. Слишком поздно была снята кастрюлька с огня, или не до конца растворили образовавшуюся корочку.

Где используют эту реакцию?

Сам опыт "Горячий лед" имеет и практическое применение, в и обогревателях используется именно перенасыщенный раствор, который даже при комнатной температуре, как вы сами видели, не переходит в твердую фазу.

Только в грелках вы воздействуете на раствор не зубочисткой, а специальным диском (чаще всего металлическим). В процессе перехода перенасыщенного раствора в твердую фазу выделяется от 264 до 289 кДж/кг. Так у вас образовывался "горячий" лед, а грелка действует на тело выделяемым теплом, при этом ожег исключен, так как выделяемой температуры недостаточно.

Кстати, как источник тепла, перенасыщенный раствор ацетата натрия используют и в некоторых моделях скафандров. "Горячий лед" рулит.

Энергия – это «наше все» в масштабах человечества. Точнее, энергоресурсы. За них ведутся войны, их обвиняют в усугублении глобальных экологических проблем, без них не может существовать современное общество. Поэтому поиск альтернативных источников энергии находится на вершине повестки дня во многих странах. Так, Китай на этой неделе потряс мир официальным сообщением о том, что впервые удалось добыть с океанического дна гидрат природного газа, или «горючий лед».

Это достижение уже приравнивается по значению к открытию технологии добычи сланцевого газа некогда в США, а новому энергоресурсу приписывается роль катализатора мировой энергетической революции. По заверениям китайских исследователей, в мире этого уникального топлива в разы больше, чем нефти, газа и угля вместе взятых. А значит, с помощью «горючего льда» можно будет решить проблему невозобновляемости ресурсов. Более того, на сайте правительства Китая сказано, что именно «гидрат природного газа – это богатейший альтернативный источник энергии, который сыграет в будущем стратегическую роль».

За последнюю неделю из скважины, расположенной в Южно-Китайском море, на глубине 1200 м, уже было добыто более 120 куб. м «горючего льда» – соединения воды и газа, напоминающего рыхлый снежный ком. И пока одни рассуждают, заменит ли в будущем этот энергоресурс все традиционные топливные источники, другие не спешат призывать всех к энергетической революции.

Кстати, исследования этого ресурса уже давно известны науке. Свои предположения о существовании на дне Мирового океана «горючего льда» высказывали советские ученые, а в последние годы попытки организовать разведку газового гидрата были не только у Китая, но также у США и Японии. Но, как мы видим, преуспел именно первый.

Экспертное мнение

Дмитрий Николаевич Редька, кандидат технических наук, ассистент к афедры квантовой электроники и оптико-электронных приборов СПбГЭТУ ʺЛЭТИʺ

«По сути «горючий лед» представляет собой кристаллическое соединение, сформированное из воды и природного газа. То есть это все тот же привычный, знакомый нам газ, но в другой «упаковке». Поэтому надо понимать, что мы видим не принципиально новый энергоресурс, а нестандартную химическую форму. И прежде чем говорить о его революционности, необходимо ответить на ряд вопросов. Во-первых, неизвестно, в каких объемах можно в перспективе добывать этот «горючий лед». Далее, какие можно осуществлять модификации с ним? Каким способом можно оптимально его добывать и транспортировать? Насколько это все окажется экономически оправдано и рентабельно? Ответы тут могут быть неоднозначные. Тем не менее, попытка найти новый энергоресурс или более эффективный и безопасный способ получения природного газа может быть встречена только положительно».

Главная » Части речи » «Горючий лед» начнет мировую энергетическую революцию. Для изготовления льда, нам понадобиться