Связь между термохимическими и термоядерными реакциями.
Согласно выводам с помощью уравнений аналогичным уравнениям Максвелла, да и после простого анализа, указанные ниже, редкие термохимические реакции , имеют наиболее сходную аналогию с процессами, термоядерного синтеза и ядерного распада.
Речь ведется о двух термохимических реакциях указанных ниже.
Экзотермическая реакция присоединения N2 +O2 = 2NO, после её окончания имеет изменение энтальпии ΔH >0, а тепловой эффект с поглощением тепла – Q, поэтому эту термохимическую реакцию, условно, можно принять, за эндотермическую химическую реакцию. (Приложение. Рис. 4). Эта термохимическая реакция, с большой степенью вероятности, может быть аналогом термоядерного синтеза.
Эндотермическая реакция разложения - распада 2NO = N2 +O2, после её окончания имеет изменение энтальпии
ΔH <0, а тепловой эффект с выделение тепла +Q, поэтому эту термохимическую реакцию, условно, можно принять за экзотермическую химическую реакцию. (Приложение. Рис. 3)
Эндотермическая реакции разложения - распада 2NO = N2 +O2 является обратной по отношению к предыдущей - экзотермической реакции присоединения N2 +O2 = 2NO. Следует особо отметить последнюю термохимическую реакцию. Эта термохимическая реакция принята, за базовую термохимическую реакцию, потому что только она сопровождается тепловым эффектом, с выделением тепла +Q. Поэтому только эта термохимическая реакция, со 100% степенью вероятности, может быть аналогом ядерного распада, которые бывают тоже только, с выделением тепла +Q. И, как следствие, что только экзотермическая реакция присоединения N2 +O2 = 2NO может быть аналогом термоядерного синтеза
Но прежде чем начать доказательство связи, указанных выше термохимических реакций соответственно с термоядерным синтезом и распадом, следует отметить, в чем некоторые отличия между этими термохимическими реакциями и сходными с ними процессами термоядерного синтеза и распада. Дело в том, что на результат указанных термохимических реакций, сопутствующие основные параметры: P, V,T практически не влияют только потому, что, указанные выше термохимические реакции, могут успешно протекать на земле в одной локальной области, за счет подсоса (или отдачи) энергии из других (в другие) локальных областей (-ти), со строгим соблюдением Закона сохранения энергии.
По аналогии с только что сказанным, термоядерный синтез на Земле, можно реализовать только, совместно с ядерным распадом, как это реализовано в водородной бомбе. Иначе, термоядерный синтез на Земле, в принципе невозможно реализовать, без привлечения дополнительной энергии из физического Вакуума. Об этом будет дополнительно сказано ниже, а так же, будет доказано математически, при помощи уравнений аналогичный уравнениям Максвелла, но в следующем сообщении.
В отличии от термоядерного синтеза, ядерный распад вполне возможен без участия физического Вакуума, поэтому он относительно легко уже реализован в виде атомной бомбы и управляемого ядерного распада. Этот факт будет подтвержден ниже, с помощью указанных выше, термохимических реакций, аналогичных термоядерному синтезу и ядерному распаду, в контексте Закона Гаусса – Бортли, со строгим соблюдением Закона сохранении энергии. Более строго и математически, тоже самое, будет подтверждено в следующих сообщениях. с помощью уравнений аналогичным уравнениям Максвелла. А, в этом сообщении, можно ограничиться кратким обоснованием выше, сказанного, с учетом Закона сохранения энергии для условно замкнутой системы, к которой относится и наша Вселенная. С момента возрождения нашей Вселенной, естественный, все вселенский термоядерный синтез будет продолжаться вплоть до конца расширения Вселенной. Поэтому на его фоне, искусственный термоядерный синтез на Земле реализовать в принципе невозможно, потому что лишней энергии во Вселенной для дополнительного искусственного термоядерного синтеза попросту нет. Напротив, искусственный ядерный распад на Земле, вполне возможен на фоне естественного все вселенского термоядерного синтеза, потому что выделившаяся энергия просто добавляется, к энергии, которая тратится на все вселенский термоядерный синтез, тем самым ускоряя его в других локальных местах Вселенной. Так что и тут все в полном согласии с Законом сохранения энергии.
1) Термоядерный синтез урана U-235 и прочей материи, например, в виде вещества, с самого начала возрождения Вселенной, до наших дней.
Как уже говорилось выше, экзотермическая реакция присоединения N2 +O2 = 2NO, имеет наиболее сходную аналогию с процессом термоядерного синтеза, поэтому с помощью её попробуем понять, как происходил термоядерный синтез, например, урана [b]U-235[/b] и другого не распадающегося вещества, сразу же после, якобы, БВ точки сингулярности. В дальнейшем синтезированный уран U-235 и другое не распадающееся вещество, будем просто называть продуктом.
Как известно, в зарождающейся Вселенной, после, якобы, БВ точки сингулярности, в среде всех реагентов - «первокирпичиков» вещества, была очень высокая температура Т.
Кроме этого, при помощи уравнений, похожих на уравнения Максвелла, было математически доказано, что в зарождающейся Вселенной, после , якобы, БВ точки сингулярности, но до начала все вселенского термоядерного синтеза, в среде «первокирпичиков» вещества, наряду с высокой температурой Т, было минимальное (не обязательно нулевое) значение энтропии S (хаоса).
Кроме этого, при помощи тех же уравнений, аналогичных уравнениям Максвелла, было математически доказано, что никакого БВ не было в помине, потому что сингулярная точка фактически является типичной Черной дырой (ЧД), которая, по определению, не взрывается, а является нескончаемым источником энергии, с помощью которой реализуется непрерывный, циклический термоядерный синтез протоматерии (потом, материи) - продукта из этих «первокирпичиков» (атомов)- реагентов, со всё более и более сложной структурой и с большей массой, на каждом этапе эволюции Вселенной. Таким, образом, в конце концов, и появился уран U-235. (См. Примечание 1)
Но тут, неизбежно возникает резонный вопрос. С Черной дырой все понятно, а откуда тогда, взялись эти «первокирпичики»? При помощи тех же уравнений, указанных выше, было доказано, что сама Вселенная должна быть только циклической. В предпоследней - третьей четверти синусоиды эволюции предыдущей Вселенной, после завершения полного цикла расширения, термоядерный синтез материи во Вселенной полностью закончился, в соответствии с экзотермической реакцией присоединения N2 +O2 = 2NO, у которой было изменение энтальпии ΔH >0, а тепловой эффект с поглощением тепла – Q. После этого, начался обратный процесс. при котором расширение Вселенной заменилось на сжатие. В соответствии с ним, все вселенский термоядерный синтез заменился на все вселенский ядерный распад всей материи Вселенной, вплоть до «первокирпичиков», в соответствии с эндотермической реакцией разложения - распада
2NO = N2 +O2, у которой было изменение энтальпии ΔH <0 . Этот все вселенский ядерный распад сопровождался выделением тепла +Q. И так, предыдущая Вселенная полностью распалась и сжала свои «первокирпичики» до предела с высокой температурой T. То есть, наша Вселенная заняла исходное положение перед её возрождением, находясь в предельно сжатом состоянии, в виде, якобы, сингулярной точки. Вот поэтому, с началом возрождения нашей Вселенной, было минимальное (не обязательно нулевое) значение энтропии S (хаоса), потому что все «первокирпичики» будут вылетать радиально направленно из этой, якобы, сингулярной точки. Хотя, во Вселенной никаких точек не бывает, потому что Вселенная не геометрия. Во Вселенной может быть только стремительно разверзающая Чёрная дыра, которая, начиная с термоядерного синтеза прото материи (продукта) из «первокирпичиков» (реагентов), и будет возрождать нашу Вселенную, в которой мы и живем сейчас.
Но с каждым циклом возрождения, наша Вселенная эволюционирует, отнюдь, не методом тыка, как учил Дарвин. После очередной смерти Вселенной, информация о её эволюции о прежней жизни, в виде программы, сохраняется где-то в физическом Вакууме. Разумные существа, типа человека, способны её несколько модернизировать. Но..о. Если их поправки, противоречат общей программе эволюции Вселенной, то разумным существам, Вселенная отплатит серьёзными катаклизмами, которые, даже, могут уничтожить эти разумные существа. Если отрицать только что сказанное, то остаётся признать существования Бога, потому что 13,8 миллиарда лет, согласно учению Дарвина, явно не хватает для возникновения столь совершенной Матери природы, в том числе, и Homo sapiensa! .
К указанной выше, прото материи (продукту) можно условно отнести и атомы водорода. Хотя водород, условно можно считать уже прото веществом.
Солнце, тоже Черная дыра (ЧД). Но оно путем термоядерной реакции, синтезирует гелий – продукт, из водорода – реагента.
По такой схеме, образуется все более и более сложное по своей структуре и массе, материя, в том числе, и такое вещество, как, например, уран U-235. (См. Примечание 1 )
А, если выразиться более радикальным образом, то термоядерный синтез и ядерный распад во Вселенной, на любом этапе эволюции Вселенной, подчиняются единым законам и принципам. Об этом будет подробней говориться в следующем сообщении «Термоядерный синтез в Солнце и управляемый ТЯС на Земле».
При помощи тех же уравнений аналогичным уравнениям Максвелла, математически было доказано, что для термоядерного синтеза продукта (протоматери) в возрождающейся Вселенной, самым подходящим аналогом, действительно, является экзотермическая реакция присоединения N2 +O2 = 2NO, у которой ΔH >0, -Q, ΔS >0 при очень высокой температуре T. (Приложение. Рис. 4) Именно высокая температура Т, является благоприятным фактом, для указанной термохимической реакции, которая поглощает тепло –Q,. Кроме этого, указанная экзотермическая реация N2 +O2 = 2NO, имеет обратную ей, эндотермическую реакцию разложения – распада 2NO = N2 +O2, которая сопровождается выделением тепла +Q, поэтому она является единственным аналогом ядерного распада, который тоже сопровождается только с выделением тепла +Q.
А, вот теперь пора выяснить, что имеется в виду под понятием «активация», которая абсолютно необходима для запуска термоядерного синтеза, аналогом которого и является экзотермическая реакция присоединения N2 +O2 = 2NO.
Давно известно, что и при термоядерном синтезе, нужна сторонняя энергия для того, что сжать реагенты так, чтобы преодолеть силу отталкивания, одноименно заряженные ядер друг от друга, до такого расстояния (r = 1/10 ^12 см), чтобы после этого сжатия близкодействующие силы, самостоятельно смогли бы притянуть ядра друг к другу. Так то, оно так, но в классической физике, почему-то, считается, что этого притяжения ядер друг к другу, вполне достаточно для того, чтобы начался термоядерный синтез, да ещё, и с небывалым выделением тепла +Q. С чего бы это?
С помощью уравнений аналогичных уравнениям Максвелла, доказано, что на самом деле, чтобы реализовать сам процесс термоядерного синтез, нужна не меньшая, а, даже, большая энергия, в виде постоянно поглощаемого тепла –Q в зону термоядерного синтеза. Да, это и так понятно, потому что полученная, в результате реального термоядерного синтеза, масса ΔM >0, постоянно добавляется к имеющейся массе уже синтезированного продукта, в полном соответствии с изменением энтальпии ΔH >0. Хотя эта масса, хоть , тоже дефект масс, но выглядит именно как прибавка, а не как недостача массы уже синтезированного продукта. А, такой процесс может идти только с поглощением тепла -Q. (См. Примечание 1) . А, все дело в том, что аналогом термоядерного синтеза является именно редкая экзотермическая реакция присоединения [b]N2 +O2 = 2NO[/b], у которой изменение энтропии ΔH >0, поэтому она и сопровождается с поглощением тепла –Q. . (Приложение. Рис. 4)
Так что, во время любого термоядерного синтеза, ни о каком выделении тепла +Q и речи не может быть. Если и будет выделение тепла из продукта +Q. Да и то, только тогда, когда он сам будет распадаться – обратится в реагент ядерного распада. А, это в реальности выглядит так, потому что аналогом ядерного распада, является только исключительно редкая эндотермической реакции разложения – распада 2NO = N2 +O2, у которой изменение энтропии ΔH <0, поэтому она и сопровождается с выделением тепла +Q. . (Приложение. Рис. 3)
Вот тут, дефект масс, в классическом понимании, действительно будет иметь место, потому что суммарная масса его осколков – продуктов будет меньше, чем масса распавшегося реагента (бывшего продукта термоядерного синтеза), на величину дефекта масс, который эквивалентен выделившемуся теплу +Q.. Об этом подробней говориться в пункте №3 «Спонтанный ядерный распад урана U235. Атомная бомба. Управляемый ядерный распад в ядерных реакторах».
С помощью уравнений, аналогичных уравнениям Максвелла было доказано, что значение изменения энтальпии у продукта ΔH >0, была самой большой сразу же после завершения самого первого цикла термоядерного синтеза с момента возрождения Вселенной. То есть, термоядерный синтез продукта был наиболее интенсивным, а значит, скорость накопления массы продукта была максимальной именно вначале возрождения Вселенной, потому что значение изменения энтальпии ΔH >0, было максимальным. Да, это и понятно, потому что именно вначале возрождения Вселенной было максимальное поглощение тепла –Q, потому что этому способствовала высокая температура T>>0. А, это, в свою очередь, было причина что значение изменения энтропии ΔS >0 имела тоже наибольшее значение.
(См. Примечание 1)
По мере, падения температуры T>0, расхода реагентов и увеличения массы продукта, значение изменение энтальпии ΔH >0 должно непрерывно уменьшаться, вплоть до изменения энтальпии ΔH = 0. Это, в свою очередь, приводило к тому, что значение изменения энтропии ΔS >0 тоже стремилось к нулю (ΔS =0). . Об этом будет подробнее сказано ниже, в пункте №2 «Окончание термоядерного синтеза». Дело в том, что с каждым новым циклом термоядерного синтеза, структуры реагентов будут все более и более сложными, что и обеспечивает усложнение структур (продуктов) с ещё большим уровнем сложности, а значит, и массы. А, такое может происходить только с непрерывным уменьшением значения энтальпии ΔH >0, что будет сопровождаться меньшим поглощением тепла –Q, а значит, замедлением интенсивности термоядерного синтеза. (Примечание 1 )
Сейчас необходимо дополнительно сказать несколько слов, о изменении энтропии ΔS > 0. Как уже говорилось выше, с непрерывным уменьшением значения изменения энтальпии ΔH >0 , значение изменения энтропии ΔS > 0 , тоже должно постоянно уменьшаться с начала возрождения Вселенной и вплоть до того, как термоядерный синтез продукта во Вселенной закончится. Ведь уменьшение изменения энтальпии ΔH >0 и, как следствие, меньшее поглощение тепла
- Q продуктом будет наблюдаться тогда , когда его термоядерный синтез будет заканчиваться. А, раз прибавка к уже готовому продукту, а значит, и поглощение тепла – Q будет все меньше и меньше, то вполне логично, что значение изменения энтропии ΔS > 0 должно со временем уменьшаться. А, когда термоядерный синтез закончится, то значение изменения энтропии ΔS должно быть нулевым. (ΔS = 0)
А вот при низкой температуре T, когда термоядерный синтез, все-таки, должен идти, изменение энтропии ΔS должно быть, хотя бы, немного, но больше нуля (ΔS >0), потому что вплоть до окончания термоядерного синтеза, изменение энтропии ΔH будет оставаться больше нуля (ΔH >0) В противном случае, термоядерный синтез неизбежно остановится.
Сказанное выше будет понятно, если проанализировать формулу Закона Гиббса – Бортле. ΔG = ΔH – TΔS.
Где ΔG - изменение свободной энергии продукта. Где ΔH - изменение энтальпии продукта после окончании очередного цикла термохимической реакции. Где ΔS - изменение энтропии продукта после окончании очередного цикла термохимической реакции. Где T – температура во время очередного цикла термохимической реакции
Энергия Гиббса показывает, какая часть полной внутренней энергии системы может быть использована в химических реакциях при заданных условиях. Отрицательное изменение энергии Гиббса (ΔG <0) означает, что термодинамическая реакция разрешена. Положительное изменение энергии Гиббса (ΔG >0) означает, что термодинамическая реакция запрещена.
Тут важно понять вот что. Процесс термоядерного синтеза, (да, и ядерного распада) будут идти до тех пор, пока изменение свободной энергии продукта ΔG <0. Причем, чем больше будет по абсолютной величине ΔG, тем термоядерный синтез и ядерный распад будет идти интенсивнее. Если говорить упрощенно, то будет так. Чем отрицательнее ΔG, тем скорость термоядерного синтеза и ядерного распада будет больше. А, когда это условие будет выполнимо? А, тогда когда правая часть формулы ΔH – TΔS будет наиболее отрицательней. А, когда она будет наиболее отрицательней при ΔH >0? Да, тогда когда вычитаемое TΔS будет наиболее превосходить ΔH >0. То есть, мы подошли вплотную к Закону Бертло, который и провозглашает принцип максимальной работы..
Принцип максимальной работы заключается в том, что всякое самопроизвольное химическое превращение… стремится к образованию тела или системы тел, которые выделяют наибольшее количество тепла.
Этот принцип гласит: «Всякая самопроизвольное химическое превращение я тем больше производит вещества, тем больше она тепла выделяет»
Но, поскольку, мы приняли, что у термоядерного синтеза, аналогом является, редкая экзотермическая реакция с поглощением тепла – Q, то по этой причине принцип максимальной работы Бертло, надо интерпретировать так: «Всякое самопроизвольное химическое превращение тем больше производит вещества, тем больше она тепла она поглощает
Ясно, что высокая температура T>>0 непосредственно перед возрождением Вселенной, способствовала тому, чтобы вычитаемое ΔS T было больше нуля, даже, может быть, и при относительно небольшом, значении изменения энтропии ΔS >0. То есть, выше указанные параметры Т и ΔS, должны с гарантией обеспечивать успешное протекание термоядерного синтеза продукта, потому что изменение энтальпии было ΔH >>0. По мере падения температуры Т, изменения энтропии ΔS >0 должно оставаться таким, чтобы вычитаемое ΔS T, будучи всегда больше нуля (ΔS T >0), все равно, превышало изменение энтальпии ΔH >0 так, чтобы свободная энергия Гиббса всегда была, как можно, меньше нуля (ΔG < 0). В противном случае, термоядерный синтез прекратится, согласно Закону Гиббса - Бортле .
Ещё более кратко, все сказанное выше, можно сформулировать так. При любой температуре T >0, изменение энтропии ΔS, никак не должно быть меньшей нуля или нулевой. Иначе при ΔH >0 изменение свободной энергии продукта ΔG будет однозначно больше нуля (ΔG>0) А, это, будет означать, что термоядерный синтез должен прекратится, согласно Закону Гиббса - Бортле
Теперь рассмотрим один из самых интересных моментов в этом сообщении.
Допустим, что, в конце концов, изменение свободной энергии продукта ΔG, все таки, стало равной нулю. То есть, изменение свободной энергии продукта ΔG = ΔH – TΔS = 0. Как уже говорилось выше, термоядерный синтез при ΔG =0 остановится.
Но, поскольку термоядерный синтез закончился, то никакого изменения энтальпии ΔH в дальнейшем не должно быть по определению. То есть, изменение энтальпии будет равно нулю (ΔH =0).
Многие оппоненты будут решительно против того, что указанная редкая экзотермическая реакция N2 +O2 = 2NO (Приложение. Рис. 4), является аналогом термоядерного синтеза, на любой стадии эволюции Вселенной, потому что она многим будет «ухо резать» - как это при термоядерном синтезе не будет выделяться теплота? Типа, «Не может такого быть такого, потому что такого, не может быть». Ну, а раз так, то давайте попробуем и примем в качестве аналога термоядерного синтеза, нормальную экзотермическую реакцию например, такую как H2 +Cl2 = 2Hl , у которой изменение энтальпии ΔH <0, а значит, тепловой эффект наблюдается в виде выделения тепла +Q. (Приложение. Рис. 1). Докажем, что такая реакция не может идти при высокой температуре Т.
Что касается инициализации термоядерного синтеза – сжатия одноименно заряженных ядер до нужного расстояния между ними, то это процесс пройдет без проблем. Ну, а дальше что? Как может пойти термоядерный синтез при такой высокой температуре Т, если он сам идет с выделение тепла +Q? Да, никак, потому что тут «клин клином выбить» невозможно. Ведь «внешний клин», в виде тепла, которое стремится попасть в продукт, заведомо «больше», чем «внутренний клин» – тепло, которое будет стремиться выделиться из продукта в процессе всего термоядерного синтеза. Так, что если тепло и будет иметь возможность выделиться из продукта, то только при ядерном распаде этого продукта, то есть тогда, когда продукт сам становится реагентом. А, такое может произойти только при низкой температуре Т.
То есть, только тогда, выделяемое при ядерном распаде продукта (реагента в таком случае) тепло, «пересилит», тепло поглощаемое продуктом извне. Это только самая явная причина, доказывающая, что нормальная экзотермическая реакция H2 +Cl2 = 2Hl, никак не может быть аналогом термоядерного синтеза, при высокой температуре T. Есть и другие доказательства, которые только подкрепляют сказанное. Об этом будет подробно изложено и в следующих сообщениях. Так что, при высокой температуре T после, якобы, БВ точки сингулярности, термоядерный синтез с выделением тепла в принципе исключается. А, это значит, что аналогом термоядерного синтез может быть только экзотермическая реакция N2 +O2 = 2NO , у которой ΔH >0, -Q, ΔS >0 и поэтому только она может протекать, при очень высокой температуре T. (Приложение. Рис. 4) . А, вот для термоядерного синтеза в Солнце, может быть, и можно принять в качестве аналога, нормальную экзотермическую реакцию, например, такую как H2 +Cl2 = 2Hl. У этой термохимической реакции, изменение энтальпии ΔH <0, поэтому у неё наблюдается тепловой эффект с выделением тепла +Q. Успешному ходу это термохимической реакции, способствует и то, что температура Т окружающей среды, относительно низкая. (Приложение. Рис. 1) Об этом подробней будет написано в пункте №5 «Что обеспечивает термоядерный синтез в Солнце»
2) Окончание термоядерного синтеза.
Как уже говорилось выше, по мере того, как будут заканчиваться реагенты, изменение энтальпии ΔH > 0 будет неизбежно, уменьшаться (См. Примечание 1). А, это значит, что поглощение тепла - Q, тоже будет уменьшаться. Далее, как следствие, изменение энтропии ΔS >0 будет тоже уменьшаться. Далее, как следствие, вычитаемое ΔS T>0 тоже будет уменьшаться, потому что температура Т, тоже падает, по мере остывания Вселенной. Далее, как следствие, свободная энергия Гиббса ΔG <0, по абсолютной величине тоже будет стремиться к нулю.
Так или иначе, но термоядерный синтез с расширением Вселенной, должен, рано или поздно, закончиться. Это произойдет, когда изменение энергии Гиббса ΔG будет равно нулю (ΔG =0), если в качестве аналога термоядерному синтезу, рассматривать, в контексте Закона Гиббса – Бортле, экзотермическую реакцию N2 +O2 = 2NO.
Самое вероятное, что это произойдет тогда, когда все реагенты во Вселенной, необходимые для термоядерного синтеза, полностью закончатся. Ведь только тогда, когда изменение энтальпии ΔH будет равной нулю (ΔH = 0). По этой причине, теплота Q не будет ни поглощаться и не выделяться (Q =0). Как следствие, выше сказанного, у энтропии S изменяться не будет причин, поэтому изменение энтропии ΔS будет тоже равно нулю (ΔS =0). В этом случае, хотя температура Т и останется большей нуля (Т>0), но вычитаемое ΔS T, все равно, станет равным нулю (ΔS T=0). Только после выполнения этих условий, изменение энергии Гиббса ΔG будет равно нулю (ΔG =0)
В реальности такое уже сейчас происходит, но только для урана U235 и, ему подобным радиоактивным веществам, которые уже спонтанно распадаются. А, это происходит, потому что остановка термоядерного синтеза во Вселенной - крайне неустойчивое состояние. Об этом будет подробней сказано в пункте №3 «Спонтанный ядерный распад урана U235. Взрыв атомной бомбы. Управляемый ядерный распад в ядерных реакторах»
А, этот пункт можно закончить так. Что касается остального вещества, то все будет пока выглядеть так же, когда термоядерный синтез во Вселенной везде закончится, после чего Вселенная завершит свое расширение, достигнув максимального значения. Вот только тогда, когда изменение свободной энергии Гиббса ΔG будет равно нулю (ΔG =0), что будет означать, что термоядерный синтез всей материи во Вселенной закончился, по образу и подобию, как он уже закончился для урана U235 и ему подобных радиоактивных веществ. После этого Вселенная будет сжиматься, с распадом всей материи аналогично тому, как это будет описано ниже для урана U235.
3) Спонтанный ядерный распад урана U235. Взрыв атомной бомбы. Управляемый ядерный распад в ядерных реакторах.
3а) Спонтанный ядерный распад урана U235
Спонтанный распад - это деление ядра, происходящее без внешней инициализации – насильственного вынуждения к делению. Продукты спонтанного распада, в общем-то, мало чем отличаются от продуктов при вынужденном распаде описанным в пунктах 3б и 3в. Отличие спонтанного распада урана U235 от вынужденного его распада, лишь в том, что осколки (ядра более лёгких элементов) и несколько нейтронов, обладают небольшой энергией. По современным представлениям, причиной спонтанного распада урана U235, является туннельный эффект, хотя причиной спонтанного распада, являются все те же нейтроны, как и нейтроны, которые являются причиной вынужденного ядерного распада урана U235. Вероятность спонтанного деления растёт с увеличением числа протонов в ядре. Именно это и накладывает ограничения на возможность существования сверхтяжёлых ядер. В, общих чертах, спонтанный ядерный распад представляет собой каскад последовательный ряд превращений менее стабильных продуктов (изотопов) в более стабильные продукты (изотопы). Это будет происходить до тех пор, пока ядра атомов не достигнут своего стабильного состояния. Только после этого атомы будут стабильными изотопами. Но если не давать нейтронам улетать из зоны деления, то, теоретически, они могут вызвать цепную реакцию, которая закончится атомным взрывом, даже если количество урана U235, будет меньше критического. . То есть, спонтанный ядерный распад, практически ничем не отличается от вынужденного.
Теперь, сопоставим выше сказанное, с рассмотрения эндотермической реакции разложения – распада 2NO = N2 +O2. (Приложение. Рис. 3). Эта термохимическая реакция разложения, является единственным аналогом ядерной реакции распада, потому что у неё изменение энтальпии ΔH <0, поэтому она сопровождается тепловым эффектом с выделением тепла +Q.
В пункте № 2 «Окончание термоядерного синтеза», говорилось, что после окончания термоядерного синтеза (ΔG = 0), нет никаких проблем, для смены изменения энтальпии с ΔH =0, на ΔH <0, потому что состояние окончания термоядерного синтеза крайне неустойчивое
Как только термоядерный синтез урана U-235 закончился, то после спонтанного изменения энтальпии с ΔH = 0 на ΔH <0, сразу же начался ядерный распад U-235 (ΔG < 0), с выделением тепла +Q. Этот ядерный распад становится ещё более вероятней, потому что температура Т, продолжает непрерывно падать, потому что наша Вселенная продолжает остывать. Все сказанное выше, является причиной того, что нулевое значение изменение энтропии ΔS, будет опять ΔS >0.
Дальнейшее, рассмотрение процесса спонтанного ядерного распада урана U-235, тоже будем вести в контексте Закона Гиббса-Бортле: ΔG = ΔH - ΔS T.
Согласно Закону Гиббса – Бертло, чем больше изменение энергии ΔG больше по величине, с сохранением отрицательного знака (ΔG < 0), тем охотнее будет идти самопроизвольный термоядерный ядерный распад, например, урана U-235. А, этот факт напрямую связан с принципом максимальной работы Бертло
Принцип максимальной работы заключается в том, что всякое самопроизвольное химическое превращение… стремится к образованию тела или системы тел, которые выделяют наибольшее количество тепла.
Этот принцип гласит: «Всякая самопроизвольное химическое превращение я тем больше производит вещества, тем больше она тепла выделяет»
Таким образом, ни с спонтанным ядерным распадом урана U-235, ни со взрывом ядерной бомбы, ни с управляемым термоядерным распадом, не было и не будет никаких проблем, начиная с нашего времени и до тех пор, пока реагенты, пригодные, для ядерного распада полностью не израсходуются.
Да, это и понятно. Ведь, если ΔS T, даже, и будет уменьшаться из-за того, что температура T будет падать, но зато изменение энтальпии ΔH, при ядерном распаде урана U-235, будет всегда оставаться меньше нуля (ΔH < 0). Поэтому вероятность ядерного распада, выделением тепла +Q, будет достаточно высокой, что, в свою очередь, будет поддерживать изменение энтропии ΔS >0 на должном уровне.
Таким образом, даже при таких параметрах, свободная энергия Гиббса G, так и останется меньше нуля ΔG < 0, что обеспечивает устойчивый ядерный распад указанный выше, вплоть до тех пор, когда реагенты, необходимые, для ядерного распада полностью не израсходуются. Только после этого изменение энтальпии ΔH будет равно нулю (ΔH = 0). Тепло Q =0 не будет ни поглощаться и ни выделяться. А это значит, что изменение энтропии ΔS будет равно нулю (ΔS =0). А это, в свою очередь, значит, что изменение свободной энергии Гиббса ΔG, будет равно нулю
(ΔG =0), поэтому спонтанный распад урана U-235 прекратится окончательно. Но это такое возможно, пока только для урана U-235 и ему подобным радиоактивным веществам.
В отличии от урана U-235 и ему подобным радиоактивным веществам, термоядерный синтез обычного вещества пока продолжается. Как уже говорилось в пункте 2 «Окончание термоядерного синтеза», термоядерный синтез обычного вещества, как и прочей материи, будет продолжаться до тех пор, пока реагенты не закончатся. После этого расширение Вселенной полностью прекратится.. Как только расширение Вселенной, заменится на её сжатие, то вся материя , в подавляющем большинстве , будет только распадаться с выделением тепла +Q. В конце концов, вся материя Вселенной, распадется до «первокирпичиков». По мере указанного распада, среди этих «первокирпичиков» будет возрастать температура Т, энтропия S во Вселенной, будет уменьшатья, потому что все «первокирпичики» будут направленно стремиться попасть в схлопывающуюся Черную дыру. Все сказанное хорошо объясняется при помощи трансформаторной модели Вселенной. Об этом будет подробней говориться в пункте № 5 «Что обеспечивает термоядерный синтез в Солнце».
Краткое заключение выше сказанному, будет таким. Никакая дополнительная энергия извне, в виде поглощаемого тепла –Q, в зону уже начавшегося ядерного распада U 235, в принципе не будет нужна, вплоть до его окончания. Более того, это тепло –Q, будет только мешать, выделению тепла +Q, при ядерном распаде. Если дополнительная энергия, в виде поглощённого тепла из вне –Q, в зону ядерного распада реагента - урана U 235, может быть и будет нужна, то только для инициализации ядерного распада, когда критическая масса урана U 235 меньше критической. Да, это и понятно, если вспомнить, что аналогом ядерного распада урана U 235, является эндотермическая реакции разложения – распада 2NO = N2 +O2, у которой ΔH <0, +Q, ΔS >0 при низкой температуре Т. (Приложение. Рис. 3) . А, это значит, что при ядерном распаде урана U 235, дефект масс будет выглядеть, как недостача (ΔM <0) Точнее , дефект масс, будет представляться, в виде недостачи массы, именно, в суммарной массе продуктов, на которые и распадётся
реагент - уран U 235, после окончания ядерного распада. А, этот недостаток массы, в суммарной массе продуктов, как раз и явится веским доказательством того, что эквивалентное количество энергии выделится в виде тепла +Q из зоны продуктов, на которые и распался реагент - уран U 235.
3б) Что обеспечивает взрыв атомной бомбы
Кратко так. Как известно, цепная реакция распада урана U235 и урана U238 в атомной бомбе выглядит, в виде взрыва,. В атомной бомбе, инициализация достигается добавкой к куску плутония, урана U235 и или урана U238, добавочных кусков U235 и или урана U238, до массы, которая превышала бы критическую массу. В дальнейшем плутоний, уран U235 и или уран U238 будем называть просто реагентом.
Критическая масса - минимальная масса делящегося вещества, в которой протекает незатухающая цепная реакция деления ядер реагента, которая сопровождается выбросом наружу внутриядерных частиц, таких как протоны, нейтроны, кварки, глюоны. . Вылетающие нейтроны из этих ядер, сталкиваются с другими ядрами реагента, вызывая и их деление. После деления и этих ядер, количество быстрых нейтронов увеличиваться в геометрической прогрессии. Эти нейтроны в свою очередь, в результате столкновения их с другими ядрами реагента, вызывают дальнейший распад продукта. .Причем, это количество таких распадов, тоже увеличивается в геометрической прогрессии. Таким образом, распад плутония, урана U235 и урана U238 происходит до тех пор, пока все не закончится тем, что реагент будет полностью израсходован. Все сказанное выше, и представляется нам как атомный взрыв. Конечным продуктом, этого взрыва, кроме указанных выше, ядерных осколков, будут электроны и кванты электромагнитного излучения с высокой энергией. Все это выглядит в виде высокотемпературной плазмы, которая выделяет огромное количество тепла +Q. Как уже говорилось выше, указанная выше вынужденная цепная реакция распада плутония, урана U235 и урана U238 имеет аналог - эндотермическую реакцию разложения – распада 2NO = N2 +O2. (Приложение. Рис. 3). Поэтому все выкладки, которые присущи этой термохимической реакции, справедливы и для этой вынужденной цепной реакции распада плутония, урана U235 и урана U238, представляющего собой атомный взрыв.
Поскольку . эндотермическую реакцию разложения – распада 2NO = N2 +O2, является аналогом ядерного распада урана U-235 или U238, то при их ядерном распаде получаются "осколки" (позитроны, электроны, альфа частицы) с массой покоя m0 несколько меньшей, чем если они были внутри ядер урана U-235 или U238 перед испусканием их из этих ядер. Это классический дефект масс, потому что в суммарной массе этих "осколков" будет недостача массы. Выделевшееся энергия в виде тепла +Q из среды этих «осколков» , эквивалентна этому дефекта масс. .
3в) Управляемый ядерный распад в ядерных реакторах.
Сам процесс ядерного распада при взрыве атомной бомбы, и управляемой реакцией, только в том, неуправляемое спонтанное ядерное деление, становится надёжно управляемым.
Управление ядерным распадом заключается в регулировании скорости размножения свободных нейтронов в делящемся веществе (например, в плутонии, уране U235 и уране U238), чтобы их число оставалось неизменным.
Указанное выше управление, реализуется регулирующими стержнями, содержащими кадмий или бор. Эти вещества хорошо поглощают тепловые нейтроны. Регулирующие стержни автоматически вводятся в активную зону и выводятся из нее с таким расчетом, чтобы число нейтронов в ядерной реакции поддерживалось постоянным и соответствовало выбранному режиму. При аварийной ситуации стержни полностью погружают в активную зону, что приводит к резкому уменьшению числа нейтронов.
4) Что обеспечивает взрыв водородной бомбы.
Реакции термоядерного синтеза возможны только среди элементов с небольшой атомной массой, не превышающих атомную массу железа. Они не носят цепного характера и возможны только при высоких давлениях и температурах, когда кинетической энергии сталкивающихся атомных ядер достаточно для преодоления кулоновского барьера отталкивания между ними. Вероятность этого слияния возрастает за счёт действия туннельного эффекта квантовой механики. Фактически здесь речь идет, только об инициализации термоядерного синтеза, механизм которого, якобы, выглядит так. Во время взрыва плутониевого заряда-инициатора под действием мощного рентгеновского излучения оболочка контейнера превращается в плазму, сжимаясь в тысячи раз, что создаёт необходимое высокое давление и огромную температуру. Этот взрыв и обеспечивает сильное сжатие ядер, преодолевая тем самым силу статического их отталкивания, до тех пор, пока расстояние между ядрами уменьшится до расстояния, примерно, 10-12 см. При таком расстоянии, будут действовать близкодействующие силы притяжения между ядрами. Одновременно, с этим нейтроны, испускаемые плутонием, взаимодействуют с литием-6, образуя тритий. Ядра дейтерия и трития взаимодействуют под действием сверхвысоких температуры и давления, что, якобы, и приводит к термоядерному взрыву. Примерно так, везде и говорится о взрыве водородной бомбы.
Если бы, в действительности, все было бы так просто, то после инициализации указанного термоядерного процесса, взрывом плутониевого заряда («зажигалки»), далее термоядерный синтез литий – тритий + дейтерий, с выделением тепла + Q и прочей энергии, без всяких проблем, дошёл бы до самого конца, , поэтому не было бы необходимости усложнять устройство водородной бомбы. . Но дело обстоит далеко не так, как кажется.
Чтобы было понятнее, о чем идет речь, опять рассмотрим процесс термоядерного синтеза в контексте экзотермической реакции присоединения N2 +O2 = 2NO. (Приложение. Рис. 4), которая является аналогом, указанного термоядерного синтеза. Для этой реакции характерно изменение энтальпии ΔH >0. А, это значит, что указанная термоядерная реакция синтеза продукта, должна до самого конца идти только с поглощением тепла – Q. И это, кроме того тепла – Q, которое перед этим уже было поглощено при инициализации термоядерного синтеза. По этой причине, если тепло и будет выделяться + Q, то только тогда, когда только что синтезируемый продукт обратится в реагент, а потом, будет распадаться согласно своему аналогу – эндотермической реакции разложения – распада 2NO = N2 +O2. (Приложение. Рис. 4). Ведь, только для этой термохимической реакции характерно изменение энтальпии ΔH <0, сопровождающимся с выделением тепла + Q. Только в таком симбиозе между термоядерном синтезом и ядерным распадом, можно реализовать взрыв водородной бомбы.
Вот только по этой причине, устройство водородной бомбы довольно сильно усложняется. Если говорить упрощенно, то в ней, реагенты термоядерные синтеза слоями, чередуются с реагентами ядерного распада. Работает этот «пирог» так.
«Зажигалка», по сути, представляет собой атомную бомбу – реагент. Взрыв этой атомной бомбы инициализирует термоядерный синтез продукта в следующем слое «пирога». Когда атомный взрыва завершится, только что синтезированный продукт становится реагентом, потому что он сразу же распадается, инициализируя тем самым взрыв атомной бомбы в следующем «слое пирога» – реагента. Вот таким образом, дальнейший процесс, идет, по схеме «деление-синтез-деление». Только поэтом водородная бомба способна взорваться.
После ознакомления с этим сообщением, для полного понимания его сути, рекомендуется познакомиться с следующим сообщением «Термоядерный синтез в Солнце и управляемый ТЯС на Земле».
Добавлено спустя 10 дней 11 минут 58 секунд:
Фундаментальные физические данные, все законы и прочая информация поставляется во Вселенную из физического Вакуума с момента БВ, вот почему. Где находится сингулярная точка, когда пространство и время во Вселенной по нулям?. А, где ей остается быть, как не в физическом Вакууме, в виде канала связи между физическим Вакуумом и нашей Вселенной до её рождения. А, это значит и вся энергия, и все программа эволюции Вселенной(фундаментальные физические константы, Законы и т.д. и т.п) могут исходить в возрождаемую Вселенную после БВ, только по этому каналу. Короче, говоря эволюция Вселенной от БВ до наших дней и далее до бесконечной жизни Вселенной, шла, идет и будет идти по программе, которая поставляется из физического Вакуума параллельно с энергией поставляемой из физического Вакуума. Проще говоря, эта программа, как бы вшита в энергию, которая поставляется из физического Вакуума. То есть это "умная" энергия, а не какая-то тупая, как о ней думают ученые с пренебрежением. Вот только поэтому все процессы во Вселенной идут сразу безошибочно, а не как по Дарвину методом проб и ошибок. Иначе бы на Земле, вся живая жизнь на Земле по Дарвину, была бы на уровне слизи, потому что времени жизни Вселенной – 13,7 млд. лет, катастрофически мало, для такого уровня живой жизни, какова она сейчас. Вопрос. Кто эту программу написал: Бог, инопланетяне или она сами обкаталась по Дарвину, потому чти циклы рождения и умирания Вселенной уже повторяются бесконечное число раз. Лично я склонен к последнему варианту. То, что Законы и структуры во многом сходны и на микро и макро уровне, неопровержимый факт. В частности, и в этом сообщении сделана попытка доказать, что между экзотермическими (N2 +O2 = 2NO) и эндотермическими (2NO = N2 +O2) реакциями и, соответственно, термоядерным синтезом и ядерным распадом, наблюдается четкая связь, потому законы протекания эти процессов идеально подобны. Конкретно, сходство эндотермической реакции (2NO = N2 +O2) и ядерного распада, просто безупречное во всех отношениях. Что касается экзотермической реакции (N2 +O2 = 2NO) и термоядерного синтеза, то тут все немного по-сложнее, но сходство тоже безупречное. Судите сами. Экзотермическая реакция (N2 +O2 = 2NO) соответствует один к одному термоядерному синтезу материи во Вселенной из "первокирпичеков" от момента БВ, Ведь, как раз, тогда экзотермической реакция и является идеальным аналогом термоядерного синтеза, потому что она идет поглощением тепла - Q, потому что изменение энтальпии H>0 происходит при очень высокой температуре T. А, изменение энтропии S>0, происходит при наиболее низкой энтропии S. То есть, все эти параметры, , как раз, абсолютно благоприятны для успешного протекания термоядерного синтеза, аналогом которого и является экзотермическая реакция
(N2 +O2 = 2NO) . А, что представляет собой это тепло поставляемое физическим Вакуумом, через сингулярную точку? Да, это и есть, накаченая инфой энергия, поставляемая физическим Вакуумом во Вселенную. Ну, это тогда – 13,7 млд. лет назад. А, сейчас почему в Солнце так же успешно идет термоядерный синтез, хотя температура Т, очень низкая?. Это нам так кажется со стороны . Термоядерный синтез в Солнце также успешно идет согласно экзотермической реакции (N2 +O2 = 2NO), если представить наше Солнце, как зарождающую Вселенную в миниатюре. Дело в том, что энергия в виде тепла +Q, которое необходимо для успешного протекания термоядерного синтеза, так же поставляется в центр Солнца из физического Вакуума, как из сингулярной точки во Вселенную. А, как же Земля? Да, никакой разницы с Солнцем. Тот же канал связи с физическим Вакуумом, который по-прежнему поставляет энергию в Землю, но правда, уже очень скупо, потому что термоядерный синтез в Земле уже почти закончился. Если быть более точным, то этой энергии в виде тепла +Q, из физического Вакуума поставляется в Землю ровно столько, чтобы его едва хватало для продолжения синтеза на Земле в той мере, чтобы Земля оставалась немного теплой, а ядро Земли оставалось в жидком состоянии до такой степени, чтобы оно было способно генерировать магнитное поле Земли. То что это ядро активное и жидкое, нам периодически напоминают ещё и вулканы.
Но вот что самое главное. Энергии физического Вакуума хватает только на то, что было сказано выше. То есть, взять дополнительной энергии, которая необходима для искусственного ТЯС, просто не от куда. А, физический Вакуум не собирается людям её давать и никогда не даст. Так что человечество напрасно из кожи лезет – желает создать рукотворное солнышко, потому что оно хочет хитроумно получить халявную энергию из своей же окружающей среды. А, это никогда не получится по Закону сохранения энергии. Об этом ещё знал Михайло Ломоносов. Человечество только само себя обманывает и напрасно деньги пускает на ветер, потому что это искусственный ТЯС, тот же Перпетуум мобиле.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
