Novec®1230について©®™水中コンピューターへの適用性

消火用フレオンに関する記事に基づく: habrahabr.ru/company/3mrussia/blog/200840



多くの人々がこの液体を使用して、液体に浸されたコンピューターを作成したいと考えていました。 これが悪い考えである理由を正当化しようとします。 液体フレオンと呼びます。なぜなら、それは非常に短く、一般的にはフレオンだからです。 完全な認識のために、学校のカリキュラムよりわずかに少ない量で化学と物理学を覚えておくか、すぐにグーグルで検索できるようにすることをお勧めします。 同時に、教育を受けて脳を使うことができる人は、基本的に非常に短い時間で完全に無関係な知識を習得できるという長年の疑念を確認します。 投稿で説明されていることは私には明らかなので、どこかで理解するための重要なポイントを見逃していたかもしれません。 コメントを書いて、修正します。 そして、投稿にTeX式を埋め込む方法を教えてください-現在の恐怖を作り直します。



揮発性、蒸気形成、その他の相転移について



最も基本的なこと。





物質の量、mol


1 mol-これは、6.02e23の分子、原子、または当社の裁量でその他の粒子を含む物質の量です。 モルをキログラムに、またはその逆に変換するには、物質のモル質量が使用されます。 1モルの質量。 フロンの場合、これは316.04 g / molです。



熱力学的システムフェーズ


システムは、私たちが検討している空間の領域です。 私たちの場合、それはフレオンとコンピューターの内臓を備えた水族館かもしれません。 フェーズは、物理的および化学的特性が同じであるか、勾配が小さいシステムの領域です。 フェーズはフェーズ境界によって区切られます。 相境界では、いくつかの特性が急激に変化します。 フェーズはインコヒーレントであり、複数のフラグメントで構成される場合があります。 例:

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水、氷、ガラス、空気などのフェーズがあります。 氷はいくつかの部分に分かれていますが、組成と物理的性質のため、1つのフェーズとしてカウントされます。 すべてのピースのプロパティは同じです。



濃度


ソリューションに含まれる溶質の量を示します。 溶液、溶媒、溶解物質という用語は直感的に理解できます。 測定単位-たとえば、g / l。 薄い点-デフォルトでは、溶媒ではなく溶液全体の体積が取られます。 物質を混合する場合、混合物の体積は、成分の体積の合計とはおそらく等しくなりません。 私たちのソリューションは常に均質であり、相境界は大気と容器の壁でのみ許容されます。 溶媒と溶解物質の各ペアには、ほぼ常に限界濃度があり、それは溶解度でもあり、飽和溶液の濃度でもあります。 繰り返しますが、私は直感を参照し、詳細にペイントしません。 例えば、食用のNaClと水については、摂氏25度で水100mlあたり36gの塩です。 より高い濃度の溶液を作ろうとすると、飽和溶液が得られ、過剰な塩が底に落ちます。 溶解度に制限がない場合があり、0〜100%の任意の濃度の溶液を作成できます。 ここのように、例えば:

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左側にあるのは、堅固ではあるが解決策です。 しかし、荒野に登ってはいけません。 溶解度は、ほとんど不溶性の物質であっても間接的に決定することができ、単純に非常に小さくなります。



配布


もう少し複雑にしましょう。 1つの溶媒ではなく2つの溶媒を使用しますが、互いに混合しない溶媒を使用します。 たとえば、水と油。 明らかに、それらは階層化されています。 そこに少量のフロンを追加し、シェイクイットベイビーをアレンジします。

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両方の液体が層状に戻った後、フレオンは何らかの形で溶媒間で分配され、異なる濃度の2つの不飽和(フレオンが非常に小さいため)溶液が得られます。 これらの濃度の比率(分母の水溶液)は、分布定数と呼ばれます。 通常、10進数の対数で動作します。 定数は、溶媒の各ペアに対して独自の意味を持ち、オイルをガソリンに変更すると変化します。 定数が大きいほど、フレオンが水からこの溶媒に移動する傾向が大きくなります。



ガスソリューション


それらはガスの混合物です。 適用された計算で混合物のガス含有量を表現する最も便利な方法は、分圧です。 これは、混合ガスの全圧に混合ガス中のガスの体積分率を掛けたものです。 例:空気圧101.3 kPa、その中の酸素は体積で21%です。 空気中の酸素の全分圧は101.3 * 0.21 = 21.3 kPaです。



ガスパラメータの計算


Mendeleev-Clapeyronにちなんで名付けられた理想的なガスの状態方程式1つだけ:

pV = nRT、ここでpは圧力、Vは体積、nは物質の量(モル)、Rはユニバーサルガス定数(SIシステムでは8.314)、Tはケルビンの温度です。 SIシステムの値を置き換えます。 この式は、分圧に適用できます。



ヘンリーの法則


液体空気システムにおけるフレオンの分布の特別な場合。

p = k * c、ここでpは分圧、kは定数、cは液体中の物質の濃度です。 フロンの場合、安全ドキュメントのいずれかに示されているように、定数は「大きい」です。 これは、フレオンが水から空気に積極的に移動することを示唆しています。



蒸発


液体フレオンの缶を取って開け、密閉された部屋のテーブルに置きます。 蒸発し始めます。 フロンを蒸発させるには、気化の熱であるエネルギーを彼に伝える必要があります。 この場合、システムの分子の運動エネルギーから取得できます。 それは、液体の総質量からフレオン分子を分離し、それをガス媒体に押し込むことに費やされます。 フロン分子が気相でこのエネルギーを持っていない場合、液体の表面に付着する可能性が高く、凝縮が発生します。 つまり、液体の蒸発と蒸気の凝縮という2つのカウンタープロセスがあります。 最初の近似値として、蒸発速度は液体温度の上昇とともに、凝縮速度は空気中のフレオンの分圧の増加とともに増加します。 明らかに、フレオンが蒸発すると、その分圧(=室内の空気中の内容物)が増加し、凝縮プロセスが加速します。 そして、凝縮速度は蒸発速度に等しくなり、システムは動的平衡状態になります。 空気中では、特定の安定したフレオンの分圧が判明します。 これは飽和蒸気圧と呼ばれます。 温度にのみ依存し、加熱すると成長します。 飽和蒸気の圧力を大気圧と比較すると、液体が沸騰し始めます。



なぜこれがすべて必要なのですか?



ClausiusとClapeyronは、1.5世紀前に、温度、蒸発熱、飽和蒸気の圧力に関する方程式を導き出しました。 使用に便利なわずかに簡略化された形式では、次のようになります。

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ここで、Pは蒸気圧、Lは気化熱、RTは上記参照、Cは積分定数です。 沸点と大気圧に等しい飽和蒸気圧に関する条件からそれを見つけることができます。 T = 322 KおよびL = 88.1 kJ / kg = 27.8 kJ / mol Pでの合計は101.3 kPaである必要があります。 lnP = 11.53。

C = 21.93を取得します



18°Cなどの室温で蒸気圧を計算します。

P = 33.5 kPa。 これは体積で30%です! 明らかにあなたはそのように呼吸することはできません、少なくとも何も発火しません。 このフレオンの濃​​度は、炎を消すのに必要な濃度よりもはるかに高いです。



密閉された筐体に関するコメント。 この場合、飽和蒸気の圧力は、フレオンに加えて、ケース内にある圧力に加えられます。 つまり、25度の内部空気でケースを密閉すると、内部は1.3気圧、49度-2.0気圧などになります。 これは、壁とシーリングの強度に特定の要件を課します。 不均一な加熱を考慮する方法は? たとえば、プロセッサは70°Cまで加熱され、マザーボードは低温です。 この場合、液体が局所的に沸騰し、フレオン蒸気による熱伝達により非常に急速な温度均一化が行われます。 だから、おおよそ、あなたは病院の平均気温、すなわち 体のボリューム。



芸術への愛の極端なケースを想定してください。 フレオンと比較して、部屋は気密で、ユーザーはOZKと断熱ガスマスクを使用しています。 部屋は5x4x4メートル、総容積は60立方メートル、温度は18℃です。 どのくらいのフレオンが大気中に飛びますか? 前の計算の圧力をガス状態方程式に代入すると、n = 830 molが得られます。 これは262 kgまたは152リットルです。 ここにバレルがあります:

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これは単なるフレオンで、それほど大きくない部屋の空気に静かにぶら下がっています。



初心者向けの毒性学



毒性を定量化できます。 このためには、通常、MPCとLD50の2つのパラメーターセットが使用されます。 LD50-急性中毒を引き起こす物質の能力。 これは単回投与で、その後実験動物の50%が死亡します。 同時に、研究者はアスタリスクを付け、小さな活字で、実験に使用した動物と、食物、水、空気、皮膚、静脈、腹腔内などの物質の投与方法を示します。 それは通常、まだ生きている体重としてmg / kgで測定されます。



MPCは、物質の最大許容濃度です。 彼女にとっては、それがどこにあり、どのような条件で動作するかについて合意されています。 たとえば、作業エリアの空気にMACがあり、食品にMACがある場合があります。 MPCは、長期にわたる暴露と間接的に体内に蓄積する傾向がある物質の毒性を示します。 ソビエト後のスペースの単位は、通常、食品ではmg / kg、空気ではmg / m3です。 英語の文献では、彼らはppmが好きです-通常は重量で百万分の1。 簡単に再計算すると、1 ppm = 1 mg / kgであることがわかります。 国民を安心させるために、意図的に安全な濃度のさまざまなオプションが使用されます-例えば、MPCを取り、100で割る。消費者はこれから穏やかです。 LD50とMPCが低いほど、物質の毒性が高いことは明らかです。 一般に、LD50とMACの値の間には関係がありません。



フロンの場合、作業エリアの空気中の最大許容濃度は150 ppmです(8.3 MSDS項)。 前の計算と比較するために、蒸気圧を再計算します:150 / 1e6 * 101.3 kPa = 15.2 Pa。 または2000倍少ない。



他の毒性データは提供されていません。 どうやら、最初のフレオンは、わずかな漏れがあっても、意図された目的に使用した場合、低毒性と見なすことができますが、1つの注意点があります。 このフレオンの環境への優しさは、紫外線に対する不安定性によって達成されます。 約300 nmの波長のUV放射線下では、フッ化水素とトリフルオロ酢酸が得られます。物はオゾン層には比較的無害ですが、人間に直接さらされると非常に不快です。



なぜ上記の配布について話しましたか? 分布定数の値は、多くの場合毒性に関連しています。 生物の細胞の膜は脂肪の薄い層です。 物質が浸透するためには、物質は脂溶性である必要があります。つまり、水と油の分布定数が大きくなければなりません。 メーカーはこれらのデータを提供していませんが、分子の構造に基づいてそれらをおおよそ評価する方法があります。 また、フレオンの場合、非常に大きくする必要があります。



別の瞬間。 環境に優しい生産。 私はここの専門家ではないので、オーガニックの助けを求めました。 1トンのフロンを得るには、100500トンの非常に有毒なものを費やす必要がある可能性があります。 回答を受け取ったらすぐに、質問のこちら側についてお話しします。



フロンで他にできること



ここで写真のオフトピック

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水族館(またはフレオンリウム?)ロボット付き

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流体呼吸システム

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ユーバー冷蔵庫

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