Техника - молодёжи 1955-04, страница 11

ного угля начинает вырываться упомянутый выше необычно длинный факел пламени, уносящий с собой избыток энергии, развиваемой электрическим током дуги.

В этом состоянии дуга может быть использована как своеобразная высокотемпературная печь. Подвергаемое химической реакции вещество, размельченное в очень тонкий порошок, примешивается к угольному порошку, из которого затем изготовляется анод — положительный электрод (уголь) дуги. Испаряясь, это вещество и появляется в длинном пламени дуги, где его можно заставить вступить в реакцию с любым другим веществом, вводимым в эту зону.

Движущийся с большой скоростью факел пламени дуги быстро выносит вступившие в реакцию газы из зоны с высокой температурой, в результате чего они достаточно быстро охлаждаются и конденсируются, то-есть происходит то самое быстрое охлаждение газов, которое играет столь важную в химии высоких температур роль и при котором уже вступившие в химическую реакцию

Камера для получения ударных волн при помощи взрыва двух кумулятивных зарядов, направленных навстречу друг другу: 1 — отверстие для вывода продуктов взрыва, 2 — кварцевое окошечко к спектроскопу, 3 — пространство, заполненное сжимаемым газом, 4 — отверстие для наполнения камеры аргоном, 5 — кумулятивные заряды.

вещества не распадаются обратно на свои исходные элементы.

Описанный процесс был испытан для рафинирования бериллиевой руды. Факел пламени, содержащий пары углерода с примешанными к ним парами бериллиевой руды, проходит через атмосферу газообразного хлора, который, соединяясь с испарившимся металлом, образует металлический хлорид бериллия. Помимо бериллия, его руда обычно содержит алюминий, железо и кремний, которые могут быть восстановлены в качестве побочных продуктов. Соединяясь с хлором, они также образуют ряд металлических хлоридов, каждый из которых имеет свою, отличную от других, температуру конденсации. Для этой цели длинный факел пламени дуги пропускается через канал, состоящий из нескольких отдельных камер, в которых по мере понижения температуры пламени и происходит конденсация паров соответствующих металлов. Затем из осевших на дне этих камер солей металлов при помощи процесса электролиза извлекается уже чистый металл.

ОЧЕНЬ ВЫСОКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

К области очень высоких температур можно условно отнести температуры, которые еще можно создать в лабораториях ученых, то-есть примерно от 4000 до 25000^СС. Нет ни одного вещества на земле, естественного или искусственного, которое в течение сколь-либо продолжительного времени могло выдержать эти температуры.

Получать такие температуры на чрезвычайно короткое время, нетрудно. Если конденсатор большой емкости, заряженный до напряжения в несколько сот тысяч вольт, замкнуть тонким проводником, сделанным из самого тугоплавкого материала, то длящийся ничтожно короткое время электрический ток огромной силы со взрывом расплавит проводник, развивая на какой-то короткий промежуток времени температуру, равную 19700°С.

Пока подобные температуры, кроме астрономов, могут интересовать лишь инженеров-астронавтов.

Однако эта область температур скрывает в себе весьма важные физические процессы, которые уже в ближайшем будущем, могут представить несомненный интерес и для физиков.

В последние годы ученые получили в свои руки новое устройство для исследования очень высоких температур. Речь идет о трубчатой камере, в которой можно создавать ударные (взрывные) волны в газе, развивающие на короткое время огромные давления. Ее действие основано на известном факте, что при быстром сжатии газ нагревается. Когда же это давление нарастает с громадной скоростью, как это бывает в ударной волне, создаваемой при взрыве или движении самолета, летящего со сверхзвуковой скоростью, в тепло превращается уже значительно большая часть энергии движения газа. При скорости, превышающей в четыре раза скорость звука, носовая часть реактивного самолета нагрелась бы почти до 1000°С, если бы она усиленно не охлаждалась. При скорости, превышающей скорость звука в десять раз, ударная волна может нагреть сжимаемую часть газа до температуры выше 3000°С, при двадцатикратной скорости — до 6000°С. Сейчас эти и более высокие температуры можно получать в камере ударных волн.

Камера представляет трубу, разделенную на две части тонкой медной перепонкой. В одной ее части сжигается смесь водорода с кислородом, благодаря чему в ней создается высокое давление, растущее до тех пор, пока оно не прорвет перепонку. Тогда в газе, заключенном во второй половине трубки, возникает и распространяется вдоль нее ударная волна, скорость которой может в 20 раз превышать скорость распространения звука. В другом типе трубки газ, находящийся под небольшим давлением, нагревается мощным электрическим разрядом, что позволяет получить ударную волну, скорость которой уже в 34 раза превышает скорость звука.

Эти приборы позволяют изучать динамику газов, обладающих высокой энергией движения, а также химическую природу наблюдаемых явлений.

Значительный интерес также пред

Вырывающиеся из поверхности Солнца огромные массы раскаленных газов (протуберанцы) изгибаются под действием магнитного поля Солнца.

ставляют электрические и магнитные свойства газа при очень высоких температурах. Дело в том, что при температуре в 20000°С и выше молекулы газа целиком расщеплены на атомы, которые, в свою очередь, ионизированы, то-есть лишены одного или нескольких электронов.

Когда аргон под действием ударной волны моментально нагревается, через прозрачное окошечко, вделанное в самом конце корпуса трубки, непосредственно никаких регистрируемых явлений не наблюдается. Но спустя некоторое «инкубационное» время, длящееся от одной до ста миллионных долей секунды и, в свою очередь, зависящее от развиваемой температуры, в газе появляется яркая вспышка света.

Это свечение происходитчза¹ счет скопления в этой части газа большого количества свободных электронов, число которых может быть измерено наблюдением смещения в сторону красной части спектра и расширением линий аргона. Одновременно появляется сильное непрерывное свечение по всему видимому спектру, что является характерным для сильно ионизированных газов, находящихся под большим давлением.

Представляют большой интерес электромагнитные явления, возникающие в газе при высоких температурах, когда в нем появляется большое число свободных электронов и он становится очень хорошим проводником тока.

Например, а аргоне при температуре в lSOOO^C удельная плотность тока при разности потенциалов всего в 1 в может достигать 100 а/см².

В этих условиях длинная нить нагретого до очень высокой температуры газа может вести себя как провод, помещенный в электрическом или магнитном поле. Подобное явление можно наблюдать во время выбросов громадных масс раскаленных газов с поверхностных слоев Солнца, когда пламеобразные языки в своем движении следуют не по направлению поля давления, как это имеет место с любым взрывающимся газом, а принимают направление, зависящее от магнитного поля Солнца.

Если длинная полоса газа очень высокой температуры пересекает линии магнитного поля, то в ней, как и в любом другом проводнике, должен возбудиться электрический ток. В свою очередь, прохождение по такому необычному проводнику электрического тока вызывает появление вокруг него магнитного поля. Не исключена возможность, что магнитное поле Земли обязано своим происхождением движению раска

9