Was kann die Kondensatoren in diesem Höllenzug betreiben?

Die Hölle entpuppt sich als realer, physischer Ort. Es ist ein physischer Planet. Ich habe den größten Teil der Wissenschaft für diesen buchstäblichen Hades herausgefunden, außer dass die hier verwendeten Wärmekraftmaschinen eine Kältesenke benötigen – eine starke wie bei der Energie, die durch die thermische Zersetzung von D-Block-Oxiden absorbiert wird (CaO wurde in Betracht gezogen, aber die Zersetzung findet statt eine so hohe Temperatur, dass ich sie nicht zurückhalten konnte).

Wie auch immer, es ist ein echter Planet. Hier müssen meine Motoren funktionieren:

Es hat eine Sonne, die Sie wegen der ständigen Wolkendecke nie sehen. Kein Sauerstoff, also keine Verbrennungsmotoren. Die Umgebungstemperatur beträgt 420 °C. Der Planet hat alles, was die Erde hat, außer Leben. Nahe der Oberfläche gibt es abiogenes Erdöl , aber keine Kohle. Der Planet ist tot, also stellen sie alles her, was sie nicht haben, wie flüssiges Wasser oder sauerstoffreiche Luft. Der Planet hat alle anorganischen natürlichen Ressourcen, die sie brauchen. Sie machen Wasser; (Wasser muss aus Methan und Kohlendioxid durch Strom aus Windmühlen hergestellt werden, die einen Sabatier-Motor antreiben). Sie kontrollieren ihre Lebensräume. (Kalte Luft wird durch Luftkompressoren hergestellt.) Sie reisen (sie bauten Züge und Dampftraktoren). Sie machen Sauerstoff (natürliche Kaliumchloridlösung wird zu Kaliumchlorat elektrolysiert, um schließlich Sauerstoff zu erzeugen). Keine Frage, es ist die Hölle.

Aber für die Geschichte kann ich die Kühlkörperreaktion nicht finden . Die einzigen hochenergetischen endothermen Reaktionen, die ich finden kann, sind die thermische Zersetzung von D-Block-Oxiden (wie CaO). Das ist diese Frage. Das einzige, was sie für einen Motor brauchten, war ein Kühlkörper, um die Kondensatbehälter zu kühlen. Aber einen praktischen, der bei vernünftigen Temperaturen arbeitet, kann ich nicht finden. Was auch immer es ist, es durchläuft eine endotherme chemische Reaktion, die fast halb so viel Energie pro Kilogramm absorbiert, wie oxidierendes Anthrazit freisetzt. Was ist das Besondere an Anthrazitkohle? Kohle trieb die Boulton-Watt-Dampfmaschinen 200 Jahre lang an, und diese Maschinen hatten nur einen Wirkungsgrad von 3 %. Zu viele Informationen; Fazit ist, dass Motoren auf diesem Planeten 7% effizient sein werden, also brauche ich nur halb so viel Delta-Wärme.

Welche zersetzenden Metalloxid- oder anderen natürlichen Prozesse könnten ihre Kondensationsbehälter mit einem belasten Δ H fast halb so groß wie anthrazit?

(Eine endotherme Reaktion ist ein chemischer Prozess, der Wärmeenergie absorbiert. Ammoniumnitrat und Wasser sind ein Beispiel, aber das ist nicht energiereich genug, um große Motoren anzutreiben.)

  • Die Physik ist hier real. Nur echte natürlich vorkommende chemische Reaktanten können die Frage beantworten. Alles Natürliche und Anorganische auf der Erde kommt dort vor.
  • Hier gibt es keine Magie. Physik ist immer gleich.
  • Keine Meinungen oder eingebildeten chemischen Reaktionen.
  • Freon oder Kältemittel können es für Fahrzeuge nicht tun. Wie kondensiert man das Freon?

Die Reaktion kühlt und treibt den Kondensationsbehälter exakt wie eine Dampflok an. Aber hier nutzen sie die Kondensationsstufe ihrer Dampfmaschinen, um Dampf durch Turbinen zu ziehen, anstatt Räder mit Kolben anzutreiben. (Ja, gleiches Konzept wie bei meinen Pferden).

Kommentare sind nicht für längere Diskussionen gedacht; diese Konversation wurde in den Chat verschoben .
@Vogon Poet Du hast Windkraft. Sie können Strom erzeugen. Verwenden Sie elektrische Lokomotiven, um Züge zu fahren, und verwenden Sie Ambri-Batterien, um Fahrzeuge zu fahren. Übrigens ist die HÖLLE ein schmerzhafter Ort der Bestrafung. Es ist nicht nur ein heißer Ort. Wenn es keinen intensiven Schmerz gibt, ist es nicht die HÖLLE.
Off-Topic von der Frage: Wie bekommt man Sauerstoff aus KCl? Ohne Sauerstoff kann man KCl nicht in KClO3 umwandeln.
@SeanOConnor Es ist in Lösung, ich habe das hinzugefügt. Danke

Antworten (2)

Leider sind die am stärksten endothermen spontan auftretenden Reaktionen, die wahrscheinlich gefunden werden, Dinge wie das Auflösen von Ammoniumnitrat in Wasser, das 321 J/g Ammoniumnitrat verbraucht. Sicherlich wird es keine spontane endotherme chemische Reaktion geben, die auch nur annähernd 1000 J / g absorbiert, geschweige denn 12.500 J / g, wie es das OP wünscht, was die Hälfte der Energiefreisetzung der Anthrazitverbrennung von 25.000 J / g ist .

Das Hauptproblem bei Ammoniumnitrat besteht darin, dass für seine Auflösung zunächst flüssiges Wasser erforderlich ist, und das wird in der Umgebung des OP schwer zu bekommen sein.

Wenn man bedenkt, dass es auf dieser Welt Erdöl gibt, wäre ein Verbrennungsmotor eine bessere Idee als eine Kondensationsdampfmaschine. Solches Erdöl wäre wahrscheinlich eine schwere Verbindung mit hohem Siedepunkt und hoher Energiedichte, da die leichteren Verbindungen bei 420 °C leicht verdampfen würden, was bedeutet, dass der verfügbare Kraftstoff sogar noch energiereicher wäre als unsere Kraftstoffe für Autos .

Wenn es einen besonderen Bedarf an Temperaturen gibt, die niedrig genug sind, um Wasser zu kondensieren, könnte ein Verbrennungsmotor, der den Kompressor einer Kältewärmepumpe antreibt, der beste Weg sein, dieses Problem zu lösen, aber er würde zu einem sehr ineffizienten Motor führen, da historischer Kondensationsdampf Motoren waren nicht besonders effizient.

Der Mangel an freiem Sauerstoff wird jedoch ein echtes Problem sein. Diese Leute haben ziemlich Pech, es sei denn, sie könnten die atomare Fusion von Eisen oder schwereren Elementen nutzen, was höchst unwahrscheinlich erscheint.

Selbst wenn die gewünschte stark endotherme Substanz verfügbar wäre, würde die Umgebungstemperatur von nur 420°C Wasser nicht sehr schnell zum Kochen bringen, verglichen mit einer historischen Dampfmaschine, die ein Kohlefeuer mit einer Temperatur in der Größenordnung von 1000°C+ zum Kochen verwendete Wasser.

Als Rahmenherausforderung schlage ich jetzt eine andere Lösung vor. Anstatt zu versuchen, Wasser zu kondensieren, warum nicht etwas kochen, das bei einer Temperatur von >420 °C kocht? Denken Sie an Schwefel. Es ist bei 420°C flüssig und siedet bei 445°C. Es wäre tatsächlich einfacher, Schwefel in dieser Umgebung zu kochen als Wasser in einer terrestrischen Umgebung. Ganz zu schweigen davon, dass Schwefel eine viel geringere spezifische Wärme als Wasser hat, sodass viel weniger Wärme benötigt wird, um es heiß genug zum Kochen zu machen.

Auch wenn Schwefelmotoren aus irgendeinem Grund nicht geeignet sind, kann es eine andere Substanz geben, die bei der erforderlichen Temperatur flüssig ist und bei einer nicht allzu viel höheren Temperatur siedet.

Die Leute haben wahrscheinlich Besseres mit flüssigem Wasser zu tun, als es in einen Motor zu füllen ... wie es zu trinken, und was wäre die Hölle ohne Brimstone?

Nur eine Anmerkung, die 1000 °C heiße Feuerkammer leistete viel mehr Arbeit beim Erhitzen der Tonnen von Eisen und der kalten Umgebungsluft (97 %) als in kochendem Wasser. Diese Motoren hätten viel weniger Kohle benötigt und wären bei Umgebungstemperaturen von über 400 °C weitaus effizienter gewesen ... wenn sie einen Kondensatkühlkörper gehabt hätten.
@VogonPoet Nein, war es nicht. Schlagen Sie die spezifische Wärme von Wasser sowie die latente Verdampfungswärme nach. Setzen Sie so viel Wärme in eine gleiche Eisenmasse von derselben Ausgangstemperatur und Sie werden das Eisen fast schmelzen . Kondensatoren tragen zwar zur Effizienz von Dampfmaschinen bei, aber nicht genug, um sie auf einer Lokomotive zu transportieren (selbst noch in den 1940er Jahren).
Branntkalk zu machen ist mehr als NH 3 NEIN 4 + H 2 Ö - müssen Luft auf eine 830 ° C-Wärmequelle komprimieren, aber
CaCO 3 → CO 2 + CaO = 178 kJ mol 178 kJ mol 100.0869 G mol ≃ 1,78 kJ G
Ist das richtig? Klingt, als könnte ein geschlossenes Druckwassersystem die Chancen verbessern? Wie auch immer, ich denke, es gibt energischere Reaktionen, von denen ich hoffte, dass andere sie kennen könnten.
@ZeissIkon - Ein Rankine-Zyklusmotor kann das Kondensatvakuum effizienter nutzen als der Boulton-Watt-Hubkolben. Turbinen ist es egal, ob Sie den Dampf drücken oder ziehen, es ist nur ein einfacher Massenstrom.
Es gibt keine spontanen endothermen Reaktionen mit hoher Wärmeaufnahme. als Ammoniumnitrat - lesen Sie mehr über Entropie- vs. Energieantriebsreaktionen, um zu verstehen, warum.
@VogonPoet Erwägen Sie, Schwefel zu kochen, anstatt Wasser zu kondensieren. Schau dir meine Bearbeitung an.
@MontyWild OK, es ist WIRKLICH schwer, zu einem Zug in der Hölle, der auf gekochtem Schwefel fährt, nein zu sagen. Da es die vierfache Dichte von Wasserdampf hat, wird es die Turbinen wirklich bewegen, und es ist viel einfacher zu kondensieren, und es ist wahrscheinlich so leicht zu finden wie Wasser auf der Erde. Ich frage mich, aus was für einem verdammten Metall das verfluchte Ding gemacht ist.
@VogonPoet Das ist eine andere Frage ... obwohl es wahrscheinlich Edelstahl oder ein anderer Stahl mit hohem Cr-Gehalt ist.
@MontyWild Kein Wasser und kein Sauerstoff, es spielt vielleicht keine Rolle …

Die besten Verbindungen werden diejenigen sein, die für die thermochemische Wärmespeicherung untersucht werden. Bei etwa 400 bis 500 °C haben Sie die Wahl zwischen Ca(OH)2, Kaliumoxid/-hydroxid oder Metallhydriden. Ich würde hinzufügen: auch Magnesiumhydroxid.

Da Ihr Plan, Sauerstoff aus Kaliumchlorid zu gewinnen, unmöglich ist (Sie benötigen Sauerstoff, um Kaliumchlorat herzustellen, KCl enthält keinen Sauerstoff), sollten Sie Kaliumoxid in Betracht ziehen, das sich tatsächlich zu Sauerstoff zersetzt. Wenn es in der Erde als Kaliumhydroxid vorhanden wäre, würden Sie sowohl Wasser als auch etwas zusätzliche Endothermie erhalten.

Beachten Sie, dass sich die meisten Oxide und Hydroxide im wirklichen Leben aufgrund schlechter Kinetik usw. nicht bei einer genauen Temperatur zersetzen, sie zersetzen sich im Allgemeinen nur bei 50 bis 100 Grad über der theoretischen Temperatur mit nennenswerter Geschwindigkeit (Quelle: ehemaliger Keramikchemiker, I früher viel DTG und DSC und Oxidpräparation gemacht).

Dies bedeutet, dass KOH leicht bei 400 ein paar Meter unter der Erde bestehen bleiben könnte, aber eine Erwärmung auf etwa 600 Grad würde sich in 1/2 K + 1/4 O2 + 1/2 H2O zersetzen.

https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1197946/FULLTEXT01.pdf

Andernfalls, was der andere sagte; Schwefel kochen. Oder Alu.

BEARBEITEN: Die Shomate-Gleichung für K2O ergibt -330 kJ / mol bei 750 K (475 ° C) als Bildungswärme. Invertieren Sie sie also und Sie haben +330 kJ / mol oder ungefähr 3,5 kJ pro Gramm oder 3,5 MJ / kg . Kaliumhydroxid wird wahrscheinlich doppelt oder dreifach so hoch sein, vielleicht mehr (ich gehe ins Bett). Schläfrige Berechnung: K2O + H2O ergibt 2 KOH, KOH hat eine Bildungsenthalpie von -424 kJ / mol, bereinigt um zusätzliche Masse und es sind 5 MJ / kg. Kohle gibt bei 750 K weniger Energie ab als bei Raum T, wahrscheinlich eher 20 (Gesamtschätzung). Also 25%. Und Ihre Leute können atmen. Metallhydride sehr wahrscheinlich höher, aber ich überprüfe nicht.

https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=12136457&Mask=FFFF&Units=SI

Außerdem auf Erde mit einem pH-Wert von 14 herumzulaufen ... das ist die Hölle.

Danke für das Kopfgeld: Nachdem ich aufgewacht bin, fühle ich mich verpflichtet, darauf hinzuweisen: KOH und K2O sind solide. Ihr Pulver könnte frei fließend sein, aber nicht sicher, ob es noch verwendbar ist ... es könnte die thermodynamische Lösung sein, aber nicht die technische.
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