Вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в Україні (перша половина ХХ сторіччя)

Рассмотрена деятельность научных лабораторий Днепропетровского горного и физико-технического институтов в области физики горения и взрывов в первой половине ХХ столетия. Проанализированы результаты исследований отечественных ученых по изучению роли заряженных частиц в процессах зажигания и горения в...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Питання історії науки і техніки
Дата:	2009
Автор:	Сюх, А.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Українська
Опубліковано:	Центр пам’яткознавства НАН України і Українського товариства охорони пам’яток історії та культури 2009
Теми:	Розвиток наукових і технічних ідей
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79194
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в Україні (перша половина ХХ сторіччя) / А.В. Сюх // Питання історії науки і техніки. — 2009. — № 2. — С. 2-9. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859681218735374336
author	Сюх, А.В.
author_facet	Сюх, А.В.
citation_txt	Вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в Україні (перша половина ХХ сторіччя) / А.В. Сюх // Питання історії науки і техніки. — 2009. — № 2. — С. 2-9. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Питання історії науки і техніки
description	Рассмотрена деятельность научных лабораторий Днепропетровского горного и физико-технического институтов в области физики горения и взрывов в первой половине ХХ столетия. Проанализированы результаты исследований отечественных ученых по изучению роли заряженных частиц в процессах зажигания и горения взрывных газовых смесей. It was considered the activity of scientific laboratories of Dnipropetrovs’k in the Mountain and Fiziko-technical institutes in the first half of ХХ century. It was analyzed the results of investigation of home scientists on the study of role of the charged particles in the processes of lighting and burning of explosive gas mixtures.
first_indexed	2025-11-30T18:25:14Z
format	Article
fulltext	РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 2 2 УДК 544.452.42(09) ВИВЧЕННЯ РОЛІ ІОНІВ В ПРОЦЕСАХ ЗАПАЛЮВАННЯ ТА ГОРІННЯ ГАЗОВИХ СУМІШЕЙ В УКРАЇНІ (перша половина ХХ сторіччя) Сюх А.В. (Дніпропетровський національний університет) Рассмотрена деятельность научных лабораторий Днепропетровского горного и физико-технического институтов в области физики горения и взрывов в первой поло- вине ХХ столетия. Проанализированы результаты исследований отечественных уче- ных по изучению роли заряженных частиц в процессах зажигания и горения взрывных газовых смесей. It was considered the activity of scientific laboratories of Dnipropetrovs’k in the Moun- tain and Fiziko-technical institutes in the first half of ХХ century. It was analyzed the results of investigation of home scientists on the study of role of the charged particles in the processes of lighting and burning of explosive gas mixtures. Проведений попередній аналіз по- казав, що перші дослідження з фізики горіння та вибуху можна віднести до початку 19 століття. Питання безпеки в гірничий промисловості ви- кликали інтерес видатних вчених того часу (Деві, Пу- айє та інші). У другій поло- вині ХІХ ст. значну увагу вивченню вибухів газу в ко- пальнях приділяли Малляр і Ле Шательє. Основні положення фізи- ки горіння та вибуху вперше були викладені в дисертації В. А. Міхельсона у 1894 р. Між іншим, цей видатний вчений народився в Україні в провінційному міс- течку Тульчин Подільської губернії. В. А. Міхельсон, розглядаючи теорію теплово- го поширення полум’я, першим запропо- нував розмежовувати два процеси горін- ня: повільне згорання, яке поширюється за допомоги теплопровідності, та вибухо- вий процес (вибухова хвиля) – поширен- ня полум’я здійснюється за допомоги швидких стиснень. Він вперше методом фотографування перевіряє теоретичну форму поверхні запалювання, знайдену з отриманих рівнянь [1]. Попередником В. А. Міхельсона в Україні був харківський хімік М. О. Чернай, учень М. М. Бекетова, який у 1876 надрукував брошуру «Исследова- ния явлений воспламенения и распределения кислорода при неполном сгорании газовых смесей» [2]. З розвитком досліджень в цьому напрямку деякі вчені по- чинають розглядати модель по- ширення вибуху як з «класич- ної» точки зору, тобто при по- ширенні вибуху в газовій суміші діють лише термодинамічні за- кони, так і з «електронно-іон- ної», тобто з точки зору процесів іонізації, що відбуваються у полум’ї. На початку 20 століття з’являється низка експериментальних праць Габера та Дж. Томсона, які виявили участь за- ряджених частинок (електронів, іонів) в процесах запалювання та горіння. Дж. Томсон проводив дослідження по запа- люванню газових сумішей від розжаре- ного електричним струмом дроту. Він дійшов висновку, що вплив гарячої по- верхні на запалювання відбувається то- ді, коли ця поверхня починає випромі- нювати заряджені частинки. Габер РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 2 3 встановив, що горіння газів пов’язане з їх іонізацією, і що між швидкістю по- ширення запалювання та мірою іоніза- ції, тобто електричною провідністю по- лум’я, існує тісна залежність. Отже перед дослідниками постали питання щодо ролі заряджених части- нок в процесах запалювання та горіння. Треба було встановити, яким чином дія цих частинок може впливати на проце- си, що відбуваються при запалюванні та горінні вибухових сумішей, та звідки виникають ці частинки, або чи не є во- ни побічним ефектом зміни швидкості вибухових хвиль Свій внесок у розв’язання цієї про- блеми зробили й фізики України. На початку ХХ ст. зі створенням науково- дослідницьких кафедр в Україні почи- нається новий етап розвитку фізики го- ріння та вибуху. В цей період з’являються праці Г. Є. Євреінова, М. С. Курнакова, А. Е. Малиновського, М. В. Полякова та інших. Саме вони і за- кладали фундамент сучасної вітчизня- ної фізики горіння та вибуху. Необхідно відмітити, що А. Е. Ма- линовський починав проводити свої до- слідження у лабораторії Гірничого ін- ституту при кафедрі фізичної хімії. Цю лабораторію створив академік Л. В. Писаржевський, саме він першим в Україні почав проводити експерименти з вивчення впливу електричних та маг- нітних полів на хімічні процеси і таким чином сприяв розвитку фізики горіння та вибуху [3]. Метою роботи є історико-наукове дослідження розвитку фізики горіння та вибуху в першій половині ХХ сторіччя в Україні. Саме в цей проміжок часу на теренах України, в місті Дніпропетров- ську, починають працювати декілька наукових груп, які вивчають процеси запалювання, горіння і вибуху газових сумішей. Їх дослідження залишаються актуальними і нині, але в сучасній істо- ричній літературі з фізичної хімії та хі- мічної фізики фактично відсутні відо- мості про розвиток фізики горіння та вибуху [4]. Але саме вітчизняними вче- ними було зроблено багато фундамен- тальних відкриттів в області фізики го- ріння і вибуху. Можна з упевненістю стверджува- ти, що вивчення ролі електронів та іо- нів в процесах запалювання та вибуху газових сумішей в Україні починається з появою в 1923 році статті професора науково-дослідної кафедри гірничого мистецтва Катеринославського Гірни- чого інституту Г. Є. Євреінова [5]. Стаття була присвячена процесам запалювання електричними іскрами ру- дничних газів. Обраний напрям дослі- джень автор пояснював тим, що в кам’яновугільних копальнях при вико- ристанні звукової сигналізації виника- ють відкриті електричні іскри. Розглядаючи процес запалювання з термодинамічної точки зору Г. Є. Євре- інов виявив певне протиріччя. Так, за законами термодинаміки для запалю- вання газової суміші повинна існувати деяка температура – температура запа- лювання. Але з іншого боку температу- ра не визначає собою запалювання, бо в багатьох випадках запалювання від сла- бких іскор не відбувається, хоча темпе- ратура іскор є значно вищою за темпера- туру запалювання. Таким чином, підкре- слює Г. Є. Євреінов, при запалюванні відбуваються не лише тільки термоди- намічні процеси. Іскру розмикання мож- на розглядати як короткочасну вольтову дугу, котра утворилася між поверхнями, що розмикаються. Виявилося, що іскра розмикання створює короткочасний еле- ктронний потік між розімкненими пове- рхнями. Згідно досліджень професора В. Міткевича вольтова дуга також може виникати при випромінюванні електро- нів сильно нагрітим тілом. На той час було відомо, що під ді- єю рентгенівських та ультрафіолетових променів, нагрітих тіл і радіоактивного випромінювання гази приходять до особливого стану – іонізації. Явище іо- нізації полягає в тім, що електрично нейтральні молекули газу здобувають електричні заряди протилежних знаків. Негативні іони утворюються завдяки РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 2 4 А C F D E G K B Мал. 1 L приєднанню електронів, а позитивні за- вдяки відбиранню останніх. Число по- зитивних і негативних іонів рівняється між собою. Тому іонізований газ – це суміш молекул та позитивних і негати- вних іонів, що підкоряються дії елект- ричних сил завдяки властивим їм заря- дам. Якщо іонізований газ буде перебу- вати в електричному полі, то іони по- чнуть рухатися за напрямом поля в протилежні сторони. Якщо поле відсу- тнє, то внаслідок притягування різно- йменних іонів, останні з’єднуються, тобто відбудеться рекомбінація іонів з утворенням нейтральних молекул. Процес запалювання вибухової суміші з іонної точки зору й полягає в рекомбі- нації певного числа іонів. Отже немає сумніву, що запалю- вання рудничних газів відбувається від відкритих електричних іскор. Але пе- ред Г. Є. Євреіновим постає питання, іскри якого струму являють собою най- більшу загрозу: адже встановлено – процес запалювання іскрами змінного струму відрізняється від запалювання іскрами постійного. Для розв’язання цього питання автором було запропо- новано розглядати криву струму як си- нусоїду, тоді в момент проходження струму через нуль електрорушійна сила екстраструму розмикання теж буде нуль, через чверть періоду струм дося- гає найбільшого значення і електрору- шійна сила буде найбільша, через поло- вину періоду струм і електрорушійна сила буде дорівнювати нулю, через три чверті періоду як струм, так і електро- рушійна сила будуть найбільші, але протилежного напрямку, і, нарешті, че- рез цілий період обидві величини знову будуть дорівнювати нулю. З цього ви- пливає, що електрична сила поля, ство- рюваного електрорушійною силою екст- раструму розмикання, може мати будь- які значення між нулем і деякою макси- мальною величиною, при чому ця сила може бути й позитивною й негативною. Нехай АС (мал. 1) представляє електри- чну силу, яка утворюється електрору- шійною силою екстраструму розмикан- ня, a ADEB крива електричної сили по- ля ланцюга; тоді результуюча електрич- на сила зобразиться кривою ACFGKB. З цього малюнка видно, що чим менша частота струму, тим більші будіть мак- симальні швидкості електронів та на- впаки; таким чином частота струму впливає на швидкість електронів. У полі іскри постійного струму, електрони рухаються з рівномірним прискоренням, причому початкова швидкість залежить від температури розжарення активної частини катода, а кінцева швидкість залежить від вели- чини результуючої електричної сили й тривалості дії цієї сили. В іскрі ж змін- ного струму електрони рухаються з пульсуючими швидкостями, у яких по- чаткова швидкість визначається тими ж умовами, що й в іскрі постійного стру- му, але максимальна величина резуль- туючої швидкості залежить від макси- мальної величини електричної сили LF (мал. 1) і частоти струму, причому ве- личина струму розмикання повинна збільшуватися із частотою струму. На підставі проведеного дослі- дження Г. Є. Євреінов робить висновок: завдяки особливому процесу, що відбу- вається в іскрі змінного струму, остан- ня є набагато безпечніша за іскру по- стійного струму; от чому надзвичайно бажано застосовування змінного стру- му для рудничних сигналізаційних установок. РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 2 5 Якщо питання виникнення тим чи іншим шляхом заряджених частинок в полум’ї не викликало суперечок, то роль цих частинок в самому процесі го- ріння була ще незрозуміла. Незважаю- чи на те, що вивчення електричних властивостей полум’я велося на той час більше ніж півсторіччя і за цим напря- мом було досягнуто великих успіхів, спроби виявити дію заряджених части- нок на процеси горіння залишалися не- вдалими до 1924 року, коли в лаборато- рії горіння і вибуху Дніпропетровсько- го гірничого інституту була завершена перша праця А. Е. Малиновського [6]. Досліджуючи іонний характер за- палювання гримучого газу і воднево- кисневих газових сумішей, під час по- ширення вибухової хвилі А. Е. Мали- новський вперше експериментально за допомоги порівняно простої установки показав, що сильне електричне поле не тільки зменшує швидкість поширення полум’я, але навіть може зовсім припи- нити процес горіння. Досліди А. Е. Ма- линовського вперше встановили, що іо- ни полегшують хімічну реакцію з’єднання пального з киснем, тобто приймають активну участь у процесах горіння, а не є тільки інертнім побічним продуктом, як вважали раніше [7]. Отримані результати досліджень визвали велику зацікавленість у науко- вому співтоваристві. Деякі науковці, такі як Габер, Бернадський, Ретанов, відтворили проведені А. Е. Малиновсь- ким досліди. Вони також підтвердили роль іонів в процесах горіння. Але од- разу побудувати чітку електронно- іонну модель процесів запалювання та горіння газових сумішей було немож- ливо. Багато питань стосовно власти- востей вільних електронів та іонів, а та- кож впливу різних чинників на данні досліджень були ще нерозв’язані. У 1931 році А. Е. Малиновський, разом із співробітником К. Т. Ткаченко, продовжує дослідження по з’ясуванню ролі заряджених частинок в процесах горіння та вибухів газових сумішей. Вони розглядали механізм поширення вибухової хвилі при вибуху газової су- міші. Дослідження цього механізму да- вало змогу встановити явище перене- сення іонів фронтом цієї хвилі [8]. Експерименти відбувалися наступ- ним чином. В скляну трубку під по- стійним тиском подавалася газова су- міш ацетилену та повітря, яка запалю- валася біля відкритого кінця трубки електричною іскрою. Вибухова хвиля, що виникала при запалюванні, прохо- дила між обкладками двох повітряних конденсаторів, які були розташовані в середині трубки. Конденсатори були з’єднані послідовно в електричний лан- цюг разом з «балістичними» гальвано- метрами. Саме вони і показували, яку кількість іонів було виловлено з вибу- хової хвилі електричним полем кожно- го з конденсаторів. Спостерігаючи за відхиленнями стрілки другого гальванометра А. Е. Малиновський фіксував електропровід- ність полум’я, яка залежить від кілько- сті іонів, що знаходяться в даній точці. До числа цих іонів і входили, як іони що утворилися при горінні газової су- міші (місцеві іони), так і іони, що були перенесені фронтом вибухової хвилі (перенесені іони). На підставі значень другого гальванометра можна було ви- значити співвідношення між іонами, що утворилися, й іонами, що були перене- сені фронтом вибухової хвилі, при умо- вах: коли включене електричне поле на першому конденсаторі; коли електрич- не поле відсутнє на останньому. Дійсно, електричне поле першого конденсатора виловлювало частину іо- нів, які переносилися фронтом вибухо- вої хвилі, а гальванометр показував в цьому разі зменшення значення елект- ропровідності полум’я. Однак кожного разу дослідники спостерігали горіння між обкладками другого конденсатору, що відповідно вказувало на незмінність кількості місцевих іонів. Таким чином Малиновський експериментально вста- новив факт переносу іонів фронтом ви- бухової хвилі. При проведенні дослі- джень автори звертають увагу на скла- РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 2 6 дність відтворення концентрації та швидкості витікання газової суміші, внаслідок чого отримання однорідності дослідів є дуже складною задачею. Наступним кроком дослідників було використання фотореєстрації швидкості поширення вибухової хвилі. Використання фотореєстрації давало змогу вивчити вплив електричного по- ля на швидкість поширення вибуху в початковій стадії розвитку детонацій- ного періоду і відповісти на питання – чи пов’язаний перенос іонів із зміною швидкості поширення вибухової хвилі при накладанні електричного поля [9]. Для проведення експериментів по- трібно було внести зміни в конструкцію попередньої установки. Зробивши необ- хідні перетворення, всередині трубки було розташовано два циліндричних конденсатори, кожен з яких з’єднувався послідовно з «дзеркальним» гальвано- метром і батареєю акумуляторів. Трубка була обклеєна чорним папером з розрі- зом по всій довжині, що збігався з розрі- зами зовнішніх обкладок конденсаторів, завдяки чому на фотопластині реєстру- вався рух полум’я через усю трубку. Як і в попередніх експериментах трубка заповнювалася вибуховою су- мішшю, яка рухалася з постійною шви- дкістю. Момент запалювання регулю- вався з таким розрахунком, щоб зобра- ження полум’я з’являлося на початку фотопластини. Фотографії можна було отримувати через будь-які проміжки часу, це досягалося розмиканням лан- цюга автоматичного запалювання. Отримані фотографії представляли со- бою результат додавання двох рухів: горизонтального поширення полум’я, вертикального руху пластинки. Розгля- даючи фотографії можна було побачити складний рух полум’я. Так його рух до першого конденсатора носив хвилепо- дібний характер і знімок нагадував си- нусоїду. При проходженні полум’я крізь конденсатори на фотографіях від- мічався рух відбитих хвиль. Для обчислення швидкості руху вибухової хвилі потрібно було знати напруженість поля, кількість обертів фотопластини і зафіксувати відхилення стрілки другого гальванометра, коли через обкладки конденсатора, до якого він був підключений, проходила ця хвиля. Виявилося, що швидкість поши- рення хвилі однакова, як при дії поля першого та другого конденсаторів так і при дії поля тільки на другий конденса- тор. Остаточно впевнитися в цьому до- помогли фотографії. Зображення рухів хвилі в трубці для обох випадків повні- стю збігалися між собою, що і підтвер- джувало отримані дані. На підставі проведених досліджень Маліновський робить наступні висновки: 1. Явище переносу іонів відбува- ється при поширенні вибухової хвилі. 2. Пояснення явища переносу іо- нів зміною швидкості вибухової хвилі треба відхилити, тому що прикладання електричного поля до конденсаторів в різних випадках не змінювало суттєво швидкість хвилі. 3. Ці дослідження не можуть супе- речити експериментам, які встановили зменшення швидкості горіння вуглеводів в електричному полі. Навпаки, вони по- казують, що такий вплив електричного поля має місце тільки при малих швидко- стях поширення полум’я, а при переході горіння у вибух цей вплив зникає. 4. Ефект переносу іонів і вплив електричного поля на швидкість горін- ня спостерігається лише тільки в сумі- шах, де вміст вуглеводів у надлишку. Таким чином, Малиновському вда- лося експериментально спростувати твердження, що явище переносу іонів відбувається за рахунок зміни швидко- сті вибухової хвилі. В 1934 році Малиновський починає вивчення впливу зустрічного імпульсу на вибухову хвилю, який відкрив ще в 1929 році Бон. Вивчаючи детонацію вибухових газових сумішей, Бон вста- новив, що підвищення швидкості вибу- хової хвилі відбувається за рахунок на- кладання ударних хвиль, однаково на- правлених з вибуховою, а при багатора- зовому накладанні таких хвиль можна РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 2 7 скоротити переддетонаційний період. Саме під час переходу горіння у вибух (детонацію) і відбувається перенос ак- тивних центрів в ще не захоплені по- лум’ям шари газу. Тому прискорення детонації можна віднести за рахунок впливу ударних хвиль на область інтен- сивності іонізації на фронті полум’я по напрямку його поширення [10]. Для перевірки досліджень Бона А. Е. Малиновський запропонував – дію ударних хвиль спрямувати проти на- прямку поширення вибухової хвилі. Тобто на думку Малиновського, якщо активні центри, які знаходяться на фро- нті полум’я, отримують прискорення, то можна чекати, що при впливі зустрі- чного імпульсу на вибухову хвилю бу- де відбуватися зупинка полум’я. Досліди проводилися за схемою Бонівської установки, вона представля- ла собою ударну камеру, яка приєдну- валася до вибухової трубки за допомо- гою муфти і мідного крану. Через каме- ру в трубку закачувалася газова суміш ацетилену з повітрям, кран замикався і з ударної камери відкачувалася вибухо- ва суміш. Далі камера наповнювалася повітрям, відкривався кран, а також і кі- нець вибухової трубки, якщо потрібно було досліджувати вибух в одкритій трубці з обох боків. В ударній камері розміщувалися електроди ударної іскри. Іскру отримували від розряду батареї конденсаторів, з’єднаних з трансформа- тором високої напруги. Для застосуван- ня фотореєстрації трубка мала вікно, і коли полум’я з’являлося у вікні трубки, замикався електричний ланцюг ударної іскри; іскра давала потужну ударну хви- лю, що рухалася назустріч полум’ю. А. Е. Малиновському вдалося спо- стерігати гасіння полум’я газової суміші ацетилену (4,5 % і 5 % С2Н2) з повітрям під впливом механічного імпульсу, який був отриманий при накладанні різниці потенціалів близько 20 000 V і ємності батареї 0,02 µF. Для більш вибухових су- мішей (5,5% і 6% С2Н2) вплив зустрічно- го імпульсу, при накладанні різниці по- тенціалів порядку 25 000 V, на полум’я був тимчасовий. Встановити вплив зу- стрічного імпульсу на швидкість полум’я сильно вибухової суміші (9% С2Н2) А. Е. Малиновському не вдалося. Для встановлення верхньої межі гасіння полум’я зустрічним імпульсом, досліджувалися суміші з надлишком горючого (21 – 25% С2Н2). В цьому разі А. Е. Малиновський також спостерігав гасіння полум’я, але для суміші 21% С2Н2 гасіння не відбувалося. Пояснюючи дію механічного імпу- льсу Малиновський вказує, що при за- палюванні газових сумішей, де концен- трація ацетилену 4,5 – 5 %, швидкість їх полум’я порівняно невелика, тому і кількість активних центрів попереду фронту хвилі є незначною, механічний імпульс відштовхує ці активні центри назад, тим самим гасить або послаблює полум’я. Для сумішей, які дають великі швидкості полум’я, зустрічний імпульс не може здійснювати гасіння, а тільки на деякий час може зменшувати їх швидкості. Це відбувається тому, що в результаті зіткнення вибухової хвилі з ударною з’являється відбита хвиля, яка проходить до початку вибухової труб- ки, там знову відбивається і наздогнав- ши фронт полум’я прискорює горіння. Але через деякий час режим поширення полум’я знову повертається до почат- кової стадії. В сумішах з надлишком ацетилену (22%, 23%, 25 %) відбува- ється той самий механізм, що і для су- мішей з малою концентрацією. Отже, перевіряючи гіпотезу Бона, А. Е. Малиновський погоджується, що при дії механічного імпульсу може від- буватися прискорення швидкості по- лум’я за рахунок активних центрів, які знаходяться на фронті вибухової хвилі. Як було вказано вище, на початку 20 сторіччя Дж. Томсон проводив екс- перименти над можливістю запалюван- ня газових сумішей від розжарених по- верхонь. Провівши дослідження він ви- явив, що запалювання відбувається ли- ше в той момент, коли поверхня почи- нає випромінювати заряджені частинки (електрони) [7, 11]. Продовжуючи ви- РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 2 8 вчати роль електронів в процесах запа- лювання Томсон проводить досліджен- ня з використанням рентгенівських променів. Опромінюючи платиновий дріт він намагався з’ясувати, чи можли- ве запалювання газової суміші від хо- лодної поверхні під час випромінюван- ня нею електронів. Свої досліди Том- сон детально не описував, але зазначив, що спостерігав запалювання суміші ки- сню (90%) і водню (10%) декілька разів. Підтвердження або спростування цього явища в науковій літературі не було, тому, маючи всі підстави для прове- дення ґрунтовного дослідження, його розпочинає А. Е. Малиновський. Для проведення досліджень була сконструйована установка, що предста- вляла собою вибухову камеру (залізна трубка) в якій робився отвір. Цей отвір закривався алюмінієвим циліндром для запобігання витіканню газової суміші. Навпроти отвору в вибуховій камері розташовували платинову пластину на ізоляторі, від неї і циліндра були виве- дені назовні контакти, при підключенні яких до звичайної електромережі мож- на будо добитися прискорення фото- електронів. Випромінювачем слугувала рентгенівська трубка з водяним охоло- дженням типу К – ІІ. Провівши дослідження А. Е. Мали- новський не отримав позитивний ре- зультат. На його думку спостеріганню запалювання заважало декілька чинни- ків: очистка пластини проводилася тільки механічним способом, недостат- ня чистота і неналежна точність скла- дання установки. Внаслідок чого були внесені зміни. Вибухову камеру зроби- ли скляною, алюмінієвий циліндр був очищений в розчині сірчаної кислоти, а потім був підданий термічній обробці. Платинова пластина була розташована, як і в попередньому випадку, контакти від пластини і циліндра також були ви- ведені на зовні. При проведенні дослі- дів А. Е. Малиновський варіював бага- то параметрів, а саме: склад суміші, тиск у вибуховій камері, жорсткість ре- нтгенівських променів, потужність ра- діації, напруженість поля і час експози- ції. За рахунок цього він намагався точ- но визначити при яких умовах відбува- ється запалювання. Для перевірки на вибуховість газову суміш запалювали від іскор індуктора. Але ці дії знову не дали результату. Тому А. Е. Малиновсь- кий вирішив побудувати найбільш точну копію установки, яку використовував Томсон. В новій установці, платинову пластину замінили на дріт. Розміри алюмінієвого циліндру, вибухової каме- ри, кількість витків у спіралі, діаметр платинового дроту було обрано, як і в установці Томсона. Крім цього при про- веденні дослідів кожен раз перед впус- канням у вибухову камеру газової сумі- ші, платинова спіраль розжарювалася. Але знову запалювання не відбувалося. Таким чином запалювання суміші кисню з воднем фотоелектронами не бу- ло встановлене, хоча потужність рентге- нівських трубок без сумніву перевищу- вала ті, якими користувався Дж. Томсон. Однак імовірно, що запалювання газової суміші при опромінюванні її рентгенів- ськими променями у Дж.Томсона відбу- валося внаслідок каталітичної дії, або за рахунок передачі теплоти від дроту, вка- зує А. Е. Малиновський. Для перевірки такої можливості він проводить підсум- кові дослідження. Спочатку проводилися експериме- нти, в яких треба було з’ясувати, з якою швидкістю відбувається охолодження платинового дроту після вимикання то- ку розжарювання, та при якому ступені розжарювання відбувається запалюван- ня газової суміші. Але безпосередньо виміряти температуру дроту технологі- чно було неможливо, тому вимірювався опір, а зміна його значень вказувала на зміну температури. Так запалювання газової суміші відбувалося лише в пер- ші (10 – 12) секунди після вимикання току розжарювання. Далі перевірялася каталітична дія платини. Після розжарювання проволоки, вибухову камеру наповнювали газовою сумішшю, через деякі проміжки часу (15, 30, 60, 90, 120 сек.). Запалювання відбу- РОЗВИТОК НАУКОВИХ І ТЕХНІЧНИХ ІДЕЙ ПИТАННЯ ІСТОРІІ НАУКИ І ТЕХНІКИ 2009 № 2 9 валося кожного разу, коли проміжок часу не перевищував 90 секунд. На основі цих спостережень А. Е. Малиновський робить висновок, що у Дж. Томсона запалювання газової суміші відбувалося не за рахунок фотоелектро- нів, а напевне під каталітичною дією пла- тини. Однак за словами А. Е. Малиновсь- кого ці дослідження не є доказом того, що явище запалювання газової суміші електронами неможливе, навпаки для та- кого запалювання напевно потрібна ще більша щільність струму, чим та, що до- сягається при фотоефекті [12]. Отже в першій половині ХХ ст. в Україні, а саме в Катеринославі (з 1926 року – Дніпропетровськ), під керівниц- твом професора А. Е. Малиновського, починають проводитися дослідження по з’ясуванню ролі заряджених части- нок в процесах запалювання та горіння газових сумішей. А. Е. Малиновський вперше експериментально підтвердив участь електронів та іонів в процесі го- ріння. Він першим виявив вплив елект- ричних полів на поширення полум’я і застосовуючи фотореєстрацію довів, що воно залежить тільки від кількості перенесених іонів вибуховою хвилею. Вчений спростував думку, що переніс іонів відбувається за рахунок зміни швидкості вибухової хвилі. Досліджу- ючи теорію ударних хвиль Бона, для її підтвердження А. Е. Малиновським був запропонований інший підхід. Це при- вело до необхідності конструювання нової експериментальної установки і дослідження порівняно нових процесів, які відбуваються у вибухових хвилях. Можна констатувати, що на почат- ку ХХ сторіччя фізика горіння та вибу- хів починає бурхливо розвиватися й в Україні. Зокрема у Дніпропетровську з’являється декілька наукових груп, які дають потужний поштовх для подаль- шого становлення хімічної фізики і фі- зичної хімії в Україні. ЛІТЕРАТУРА 1. Тепляков Г. М. Владимир Алек- сандрович Михельсон. – М., 1971. 2. Чернай Н. Исследования явлений воспламенения и распределения кислорода при неполном сгорании газовых смесей. – Харьков, 1876. 3. Центральний державний архів ор- ганів влади і управління (м.Київ). – ф. 166, оп. 6, спр. 3564. 4. Развитие физической химии на Украине. – К.: Наук. думка, 1989. 5. Евреинов Г. Е. Процесс воспламене- ния рудничного газа электрической искрой // Горный журнал. – 1923. – №1-2 – С. 26. 6. Малиновский А. Э. Роль заряжен- ных частиц в процессах горения и взрыва // СОРЕНА. – 1934. – вып.7 – С. 24. 7. Скалов Б., Соколик А. Роль заря- женных частиц в распространении пламени // Журнал физической химии. – 1934 – т. 5, вып.5 – С. 619. 8. Малиновский А. Э., Ткаченко К. Т. Перенос ионов взрывной волной // Журнал экспериментальной и теоретической физи- ки. – 1934. – Вып. 2 – С. 198. 9. Малиновский А. Э., Наугольников Б. И., Ткаченко К. Т. Фоторегистрация ско- рости распространения взрывной волны в электрическом поле // Журнал эксперимен- тальной и теоретической физики. – 1934. – Вып. 2 – С. 203. 10. Малиновский А. Э., Наугольников Б. И., Ткаченко К. Т. Исследование влияния встречного импульса на взрывную волну // Журнал экспериментальной и теоретиче- ской физики. – 1934. – Вып. 10 – С. 1053. 11. Малиновский А. Э., Скрынников К. А. К вопросу о возможности зажигания гре- мучего газа рентгеновскими фотоэлектрона- ми // Журнал экспериментальной и теорети- ческой физики. – 1934. – Вып. 2 – С. 193. 12. Малиновский А. Э., Скрынников К. А. К вопросу о возможности зажигания гремучего газа электронами большой скоро- сти // Журнал экспериментальной и теоре- тической физики. – 1935. – Вып. 5 – С. 455.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-79194
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	2077-9496
language	Ukrainian
last_indexed	2025-11-30T18:25:14Z
publishDate	2009
publisher	Центр пам’яткознавства НАН України і Українського товариства охорони пам’яток історії та культури
record_format	dspace
spelling	Сюх, А.В. 2015-03-29T13:59:42Z 2015-03-29T13:59:42Z 2009 Вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в Україні (перша половина ХХ сторіччя) / А.В. Сюх // Питання історії науки і техніки. — 2009. — № 2. — С. 2-9. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 2077-9496 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79194 544.452.42(09) Рассмотрена деятельность научных лабораторий Днепропетровского горного и физико-технического институтов в области физики горения и взрывов в первой половине ХХ столетия. Проанализированы результаты исследований отечественных ученых по изучению роли заряженных частиц в процессах зажигания и горения взрывных газовых смесей. It was considered the activity of scientific laboratories of Dnipropetrovs’k in the Mountain and Fiziko-technical institutes in the first half of ХХ century. It was analyzed the results of investigation of home scientists on the study of role of the charged particles in the processes of lighting and burning of explosive gas mixtures. uk Центр пам’яткознавства НАН України і Українського товариства охорони пам’яток історії та культури Питання історії науки і техніки Розвиток наукових і технічних ідей Вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в Україні (перша половина ХХ сторіччя) Article published earlier
spellingShingle	Вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в Україні (перша половина ХХ сторіччя) Сюх, А.В. Розвиток наукових і технічних ідей
title	Вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в Україні (перша половина ХХ сторіччя)
title_full	Вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в Україні (перша половина ХХ сторіччя)
title_fullStr	Вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в Україні (перша половина ХХ сторіччя)
title_full_unstemmed	Вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в Україні (перша половина ХХ сторіччя)
title_short	Вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в Україні (перша половина ХХ сторіччя)
title_sort	вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в україні (перша половина хх сторіччя)
topic	Розвиток наукових і технічних ідей
topic_facet	Розвиток наукових і технічних ідей
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79194
work_keys_str_mv	AT sûhav vivčennârolííonívvprocesahzapalûvannâtagorínnâgazovihsumíšeivukraíníperšapolovinahhstoríččâ

Вивчення ролі іонів в процесах запалювання та горіння газових сумішей в Україні (перша половина ХХ сторіччя)

Репозитарії

Схожі ресурси