Гипотетический холодильник.

[Visplusplus]

Здравствуйте.
Сразу скажу, что в химии я ноль.
Недавно по некоторым нуждам читал об устройстве холодильников, и вдруг голову мою посетила интересная мысль, основанная на идее создания холодильника и ошметках школьных знаний химии. Помню, что есть реакции экзо- и эндотермические. Соответственно, если обратимая реакция в одну сторону поглощает тепло, то в другую - выделяет. Регулировать направление реакции можно применением различных катализаторов. Таким образом, пустив с помощью насоса по закольцованной трубе смесь А, Б и АБ и установив в противоположных отрезках трубы твердые катализаторы для разных направлений реакции, можно получить поглощение тепла в одном конце и выделение в другом, которое будет происходить непрерывно. Если же к горячему участку подвести радиатор - получим натуральный холодильник. Схемка прилагается.

Вроде бы, теоретически, должно работать. Вопрос: осуществимо ли на практике?

[avor]

Даже тертически не будет. Катализаторы не смещают равновесие, а лишь ускоряют прямую и обратную реакцию одновременно. Термодинамику на кривой кобыле не объедешь, за холод надо платить работой, селява.

[Udmurt № 8]

Конечно возможно, осталось придумать, но не катализатор, а ПРОМОТОР
хороший пример нитрат аммония растворяем в воде
или тиосулфат натрия в воде - очень хорошо охлаждается.
НО чего туда сыпануть чтоб разделилось на реактив и воду да и ещё нагрелось при этом - вот в чём вопрос.
Ну и конечно чтоб сам катализатор не расходовался.

[Гесс]

Регулировать направление реакции катализатором нельзя. Катализатор только ускоряет наступление равновесия.
Согласно принципу Ле-Шателье "При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры — в направлении экзотермической реакции" то есть теоретически достаточно вообще просто качать некоторую равновесную систему по трубам, в горячем месте будет идти реакция с поглощением тепла, в холодном - с отдачей.
Как всегда между теорией и практикой есть некоторые различия.
Вам ужна равновесная система отвечающая следующим требованиям (как минимум этим, я более чем уверен что есть еще):
1) значительный тепловой эффект (учтите что система и так будет переносить тепло, чисто за счет теплоемкости реагентов-продуктов, если тепловой эффект мал то ваша система вырождается в классический теплообменник).
2) равновесие смещается в значительной мере в том интрвале температур который ограничен нагревателем и холодильником (то есть не имеет смысла реакция с хорошим теловым эффектом если да смещения равновесия ее надо нагреть до +300, а ваша система намеряна работать скажем между -20 +100).
3) в ходе реакции все вещества остаются в жидкой фазе (ну это как бы само собой, иначе систему закозлит еще до запуска)
4) дешевизна, стабильность, нетоксичность, некоррозионность химических веществ участвующих в равновесии.

[Гесс]

Разумеется это не означает что можно создать систему которая будет создавать разницу температур.
Это будет система основанная на разнице температур.
Такой себе теплообменник с участием химреакции. Вряд ли он сможет по эффективности перебить реально работающие теплообменники, однако запрета на существование такой системы я невижу.

А холодильник-нагреватель смог бы работать если бы была равновесная реакция выделяющая тепло при нагревании и поглощающая тепло при остывании. К сожалению это противоречит законам.

[Udmurt № 8]

Дифениловый эфир. Эффективный опыт, кстати. Чуть переохлаждаем бутылку с жидкостью и потом трясём. Сперва холодная, кристаллизуется и при этом разогревается так что в руках не удержать.

[avor]

Гесс, вы описываете классический абсорбционный холодильник на аммиаке. Раньше такие холодильники даже для бытовых целей выпускали, Морозко назывался. Там за холод приходилось платить теплом нагревателя в десорбере.

[Гесс]

Я знаю что и сейчас есть промышленные аммиачные холодильники, но где в них химичическое равновесие?

[avor]

Ну это вопрос растяжимый можно сказать(с натяжкой), что поглощение аммиака водой есть эндотермическая реакция гидратации аммиака. Гыы!!! Да и не путайте абсорбционные аммиачные холодильники с аммиачными холодильниками, где конденсируется и испаряется сухой аммиак. Т.е. там используется обычный рабочий холодильный цикл сжатие/конденсация сброс давления/испарения, а аммиак всего лишь рабочее тело, в качестве, которого могут быть и другие относительно легко сжижаемые газы(хладоны ).

[Гесс]

Ну это вопрос растяжимый можно сказать(с натяжкой), что поглощение аммиака водой есть эндотермическая реакция гидратации аммиака.

А, ну да. Тогда возражений нет. Я просто как то проигнорил в первом вашем посте слово абсорбационный и начал думать в именно в сторону "сухих" аммиачников.

[Visplusplus]

[quote = "avor"]за холод надо платить работой, селява. [/quote]
Я рассуждал так: в одном участке реакция запускается извне и идет с поглощением энергии. Затем холодный состав помпой перекачивается в зону с другими условиями - будь то катализатор или ультразвук или что там еще можно придумать - и процесс идет в обратном направлении - то есть с выделением отобранной в первой фазе энергии. Работу совершают помпа и радиатор. Понимаю, что терминологией не владею и объясняю криво, но где же здесь "бесплатный" холод?

Конечно возможно, осталось придумать, но не катализатор, а ПРОМОТОР
хороший пример нитрат аммония растворяем в воде
или тиосулфат натрия в воде - очень хорошо охлаждается.
НО чего туда сыпануть чтоб разделилось на реактив и воду да и ещё нагрелось при этом - вот в чём вопрос.
Ну и конечно чтоб сам катализатор не расходовался.

Нагрев необязателен совершенно. Так что вопрос да, в разделении реагентов. Возможно, есть нечто жидкое, что растворялось бы в воде с поглощением тепла и могло бы быть отделено дистилляцией? С твердыми солями в этом вопросе сложносте. Вещества, жидкие при высоких давлениях тоже не подходят.

И всем спасибо за активное участие в обсуждение моей глуповатой темы)

[avor]

Уже используется, называется абсорбционный аммиачный холодильник. Описано выше. Реакция поглощения аммиака водой эндотермическая при том что нагревом ее можно обратить.

[Udmurt № 8]

Возможно, есть нечто жидкое, что растворялось бы в воде с поглощением тепла и могло бы быть отделено дистилляцией

Тиосульфат натрия плавится что-то около 40гр (точнее саморастворяется в своей кристаллизационной воде, но это сейчас неважно). После отгонки лишней воды просто не охлаждать его ниже этой температуры и усё...

[Гесс]

Эммм. Берем пентагидрат, он твердый. Греем до 40, получаем раствор. Греем до 100 - отгоняем воду, получаем безводный порошок, который неплавится а только разлагается при 220.
Как этот порошок должен циркулировать по трубам?

[Udmurt № 8]

Я так понимаю система планируется замкнутая, знчт не составит труда отогнать ровно столько воды чтобы остался пентагидрат.

[Sovetnik]

Работу совершают помпа и радиатор. .... но где же здесь "бесплатный" холод?

Бесплатный холод - зимой на улице.
Вот его, через теплообменник, можно насосом качать в помещение.
А то, сколько эл. энергии впустую тратится на выработку холода в бытовых холодильниках, когда за окном его полно.

[Visplusplus]

Тиосульфат натрия плавится что-то около 40гр (точнее саморастворяется в своей кристаллизационной воде, но это сейчас неважно). После отгонки лишней воды просто не охлаждать его ниже этой температуры и усё...

Правильно ли я понял: расплавленный обезвоженный тиосульфат отгоняется в отдельный отсек, слегка остужается до затвердевания и потом опять смешивается с водой? Или холодовой эффект будет иметь место и при смешивании жидкого тиосульфата с водой? И кстати, а можно ли заменить воду на что-то более легкокипящее?

[avor]

Если мне не изменяет память, обезвоживать тиосульфат низзя ибо охлаждение происходит только при растворении кристаллогидрата. Если раствоять обезвоженный кристалогидрат, то будет нагрев из-за выделения теплоты гидатации. Т.е вы должны использовать растворение и кристаллизацию именно гидрата соли. И выглядит это так в одной точке пространства вы растворяете гидрат в воде, а в другой упариваете раствор и ждете, когда гидрат кристализуется, переносите его в первую точку и оять растворяете вот и весь цикл. Использовать неводные растворы не получится. Можно использовать другие вещества, например роданид аммонния или гидрат хлорида кальция. Но все это мало отличается от абсорбционного холодильника, который будет эффективней, потому что болеее простой фазовый переход - вы работаете с жидкостью и газом, а не с жидкой пульпой - и тепловые эффекты абсорбции и десорбции аммиака, вроде выгоднее чем кристализационно растворительные.

[Udmurt № 8]

Тиосульфат натрия плавится что-то около 40гр (точнее саморастворяется в своей кристаллизационной воде, но это сейчас неважно). После отгонки лишней воды просто не охлаждать его ниже этой температуры и усё...

Правильно ли я понял: расплавленный обезвоженный тиосульфат отгоняется в отдельный отсек, слегка остужается до затвердевания и потом опять смешивается с водой? Или холодовой эффект будет иметь место и при смешивании жидкого тиосульфата с водой? И кстати, а можно ли заменить воду на что-то более легкокипящее?

Нет, неправильно. После того как охлаждающая сметь "отдала холод" - т.е. нагрелась, она поступает в испаритель, где из неё отгоняется такое же количество воды, которое было израсходовано для растворения соли. Жидкий расплав кристаллогидрата соли остывает до температуры чуть большей т.пл. и вместе с отогнанной водой (тоже остывшей) закачивается двумя насосами обратно в реактор или что там у вас.

P.S. Кстати он оказывается склонен к переохлаждению. Это Вам на руку. Т.е. его расплав можно охладить и гораздо ниже т.пл., и ещё пожождать, и ещё потрясти и поскоблить чтоб он наконец начал кристаллизоваться.