ChemStudy

Энергетически проще всего получить элемент №8 из воздуха, поскольку воздух – не соединение, и разделить воздух не так уж трудно. Температуры кипения азота и кислорода отличаются (при атмосферном давлении) на 12,8°C. Следовательно, жидкий воздух можно разделить на компоненты в ректификационных колоннах так же, как делят, например, нефть. Но чтобы превратить воздух в жидкость, его нужно охладить до минус 196°C. Можно сказать, что проблема получения кислорода – это проблема получения холода.

Чтобы получать холод с помощью обыкновенного воздуха, последний нужно сжать, а затем дать ему расшириться и при этом заставить его производить механическую работу. Тогда в соответствии с законами физики воздух обязан охлаждаться. Машины, в которых это происходит, называют детандерами.

До 1938г. для получения жидкого воздуха пользовались только поршневыми детандерами. По существу, такой детандер – это аналог паровой машины, только работает в нем не пар, а сжатый воздух. Чтобы получить жидкий воздух с помощью таких детандеров, нужны были давления порядка 200 атм., причем по неизбежным техническим причинам на разных стадиях процесса давление было не одинаковым: от 45 до 200 атм. КПД установки был немногим выше, чем у паровой машины. Установка получилась сложной, громоздкой, дорогой.

В конце 30-х годов советский физик академик П.Л. Капица предложил использовать в качестве детандера турбину. Идея – не новая, ее еще в конце прошлого века высказывал Дж. Рэлей, но к.п.д. «докапицынских» турбин для сжижения воздуха был невысок. Поэтому небольшие турбодетандеры лишь выполняли кое-какую подсобную работу при поршневых детандерах.

Капица создал новую конструкцию, которая, по словам изобретателя, была «как бы компромиссом между водяной и паровой турбиной». Главная особенность турбодетандера Капицы в том, что воздух в ней расширяется не только в сопловом аппарате, но и на лопатках рабочего колеса. При этом газ движется от периферии колеса к центру, работая против центробежных сил.

Такая конструкция турбины позволила поднять к.п.д. установки с 0,5 до 0,8. И, кроме того, турбодетандер «делает» холод с помощью воздуха, сжатого всего лишь до нескольких атмосфер. Очевидно, что 6 атм. получить намного проще и дешевле, чем 200. Немаловажно для экономики и то, что энергия, которую отдает расширяющийся воздух, не пропадает напрасно, она используется для вращения ротора генератора электрического тока.

Современные установки для разделения воздуха, в которых холод получают с помощью турбодетандеров, дают промышленности, прежде всего металлургии и химии, сотни тысяч кубометров газообразного кислорода. Они работают не только у нас, но и во всем мире.

Первый опытный образец турбодетандера был невелик. Его ротор восьми сантиметров в диаметре весил всего 250г. Но, как писал П.Л. Капица в 1939г., «экспериментальная эксплуатация этого турбодетандера показала, что он является надежным и очень простым механизмом. Технический к.п.д. получается 0,79 .0,83». И этот турбодетандер стал «сердцем» первой установки для получения кислорода новым методом.

КЕМЬ , река в Карелии. 191 км, площадь бассейна 27,7 тыс. км2. Порожиста. Протекает через ряд озер, где судоходство. Впадает в Белое м. Средний расход воды 275 м3/с. Сплавная. ГЭС.

ФАРСАЛ , битва при Фарсале (9 августа по римскому, 6 июня по юлианскому календарю в 48 до н. э.), решившая исход борьбы между Цезарем и Помпеем Великим за единоличную власть над Римом и ознаменовавшая конец римской республики и начало империи.Предыстория битвыСилы Помпея, состоявшие из опытных римских воинов (ок. 45 тыс. пехоты и 7 тыс. конницы), значительно превосходили войско Цезаря (22 тыс. пехоты и 1 тыс. всадников). Сразу после высадки своих войск в Фессалии Цезарь едва не был полностью разгромлен, и только недальновидность Помпея, прекратившего преследование бегущих солдат Цезаря, спасла его от полного разгрома. В поисках продовольствия Цезарь решил уйти вглубь страны, в цветущие районы Фессалии. Здесь ему удалось в один день захватить почти неприступную крепость Гомф и тем самым восстановить боеспособность войска. Помпей, совершенно убежденный в своей победе, следовал за ним.Подготовка сраженияЦезарь остановился лагерем в равнине возле г. Фарсал, весьма удобной для сражения малыми силами. Несмотря на незначительность своих сил, он был заинтересован в немедленном сражении, т. к. снабжение войска на вражеской территории в непосредственной близости сильного противника было почти невозможно. Военачальник Лабиен и другие убеждали Помпея, что от прежних легионов Цезаря осталась лишь жалкая горстка, в основном новобранцев. Многие из приближенных Помпея уже распределяли между собой места консулов и преторов. Уверившись в своем превосходстве, Помпей решил дать генеральное сражение. Цезарь, дабы его воины не надеялись на отступление в лагерь в случае поражения, приказал срыть укрепления, оставив для охраны лагеря 4 тыс. престарелых воинов.Ход сраженияНа рассвете 9 августа оба войска были выстроены в прямую линию, разделенную на три отряда; конница располагалась на флангах. Помпей оставался в лагере. Цезарь, как обычно, командовал на фланге 10-м легионом. Заметив это, Помпей приказал сосредоточить на этом направлении основные силы своей конницы, состоящей из юношей аристократических семей. Цезарь, в свою очередь, поставил здесь в засаде 3 тыс. опытных воинов, приказав им при подходе конницы метать копья, направляя их в лоб всадников. Расчет был верен, юные аристократы особенно опасались за свою внешность.Помпей рассчитывал с помощью превосходящей конницы окружить противника, однако удары отряда из засады привели всадников в замешательство, а затем обратили в беспорядочное бегство. 10-й легион начал окружать фланг Помпея и с разбега сломил линию обороны фаланги противника. Отступление левого крыла войска послужило сигналом к бегству для союзных Помпею войск, почти не участвовавших в сражении. Затем начало отступать и правое крыло; видя это, Помпей бежал в лагерь. Между тем, Цезарь преследовал лишь союзные войска Помпея, к италийцам же послал глашатаев, обещавших неприкосновенность согражданам. Те толпами стали переходить на сторону Цезаря. К концу дня войска Цезаря подступили к лагерю Помпея, который бежал сначала в г. Лариса, а затем морем в Египет, где вскоре был предательски убит, а голова его впоследствии была выдана Цезарю. Из сторонников Помпея в сражении погибло около 6 тыс. италийцев, не считая многочисленных союзников; потери Цезаря были незначительны.Победа Цезаря была полной. Он стал единоличным правителем Рима.Литература:См. при статье Цезарь.Л. Л. Кофанов

ЧЕРНЫЙ ПОРОХ , см. Дымный порох.