Ряд технических вопросов (технические вопросы россыпью).

[Штуцер]

DiZed пишет:
вот только они будут в N2O4 стабильны?

Припоминаю, что для N2O4 для этих целей пригоден веселящий газ.
Вообще эти вопросы были актуальны при проработке систем наддува двигательных установок тяжелых космических аппаратов. И намаловажны также при решении вопросов заправки.

[DiZed]

Штуцер пишет:

Припоминаю, что для N2O4 для этих целей пригоден веселящий газ.    

угу, по стабильности он там как родной; но по растворимости.. он же еще и  полярный немного.. с другой стороны он в такой системе совсем не чужой, сам тоже окислитель, можно заранее насытить систему, хоть 10% закачать, хоть даже больше.. в общем да, интересно. но для НДМГ боюсь ничего лучше гелия или азота не придумать

upd - хотя.. а если по аналогии - легкие углеводороды? ; ) этан? пропан? правда растворимость тоже наверное будет уже изрядная

upd2 - еще вариант газов наддува для первой ступени на этой высосокипящей паре; сжатый кислород и сжатый метан. метан кстати и для наддува керосина подходит ; )

[Штуцер]

DiZed пишет:
но для НДМГ боюсь ничего лучше гелия или азота не придумать

Смотря для каких случаев. Я об этом.

Штуцер пишет:
эти вопросы были актуальны при проработке систем наддува двигательных установок тяжелых космических аппаратов

И в частности о "безнаддувных" системах наддува. И тут ключевую роль играет, имеется ли в баке изолирующее вытеснительное устройство или нет.

[DiZed]

Штуцер пишет:
И в частности о "безнаддувных" системах наддува. И тут ключевую роль играет, имеется ли в баке изолирующее вытеснительное устройство или нет.

о, вот да, я встречал упоминания - но не понял, как это выглядит? металлические сильфоны? неужели пластиковые (армированные?) мешки?

еще любопытно - вот вроде же правда, можно насытить высококипящий компонент низкокипящей примесью с той же функцией, создающей при испарении некоторую подушку и давление; вроде бы такая газировка может по крайней мере сократить требуемое количество вытесняющего газа. но очевидно, что газирока очень склонна к кавитации; насколько это критично? вот кислород и водород жидкие, при температуре кипения, не лучше в этом смысле

[Штуцер]

DiZed пишет:
, как это выглядит? металлические сильфоны? неужели пластиковые (армированные?) мешки?

Разделитель, как правило стальной или алюминиевый, при длительных сроках эксплуатации. Возможен многослойный металл-пластик.
Если речь о паре АТИН и НДМГ.

[Туфи]

DiZed пишет:

Штуцер пишет:

Припоминаю, что для N2O4 для этих целей пригоден веселящий газ.    

угу, по стабильности он там как родной; но по растворимости.. он же еще и полярный немного.. с другой стороны он в такой системе совсем не чужой, сам тоже окислитель, можно заранее насытить систему, хоть 10% закачать, хоть даже больше.. в общем да, интересно. но для НДМГ боюсь ничего лучше гелия или азота не придумать

upd - хотя.. а если по аналогии - легкие углеводороды? ; ) этан? пропан? правда растворимость тоже наверное будет уже изрядная

upd2 - еще вариант газов наддува для первой ступени на этой высосокипящей паре; сжатый кислород и сжатый метан. метан кстати и для наддува керосина подходит ; )

There were in USA talks about project with aim to make a rocket stage having single tank with fuel/oxidizer mixture inside. Pair they considered safe to use was N2O/C2H4(ethene). Did anything came out of it or does it have potential to ever fly I do not know but it is closest thing that crossed my mind reading this thread. N2O4 is not anybody friend but will gladly react with anybody and anything you try to mix in with spectacular results so I will not choose to mess around with it unless I really have to.

[SGS_67]

avmich пишет:
Моё отфонарное подозрение    - что играют роль следующие механизмы. Во-первых, чем меньше молекула - тем выше её скорость, что может приводить к разделению веществ. Можно представить, что получится при смешении, да?

Ну, это слишком умозрительно.
Можно привести обратные примеры. Но, в целом, правило такое существует.

Во-вторых, при различиях гелия и водорода - а также азота и аммиака - важны способности молекул к поляризации - а как только вступают в дело электромагнитные силы, они начинают сильно менять картину. Аммиак растворяется в воде хорошо потому, что связывается с диполями молекул воды гораздо активнее, чем сравнительно слабо электризуемый азот. Точно также гелий держит свою оболочку сильнее, чем атомы водорода даже в симметричной молекуле - поэтому растворимость гелия и водорода различаются.

Простите, не прочитал Ваше сообщение сперва (форум творит чудеса иногда).
И написал почти то же самое.
Добавить можно, что кроме электрической природы связи (диполей), растворимость газов определяют ещё и другие факторы.
О которых, впрочем, сейчас говорить нет смысла.

Теперь завершаю выступление теоретика, и прячусь от летящих стульев        .

Не надо.
Потому, что - верно.

[SGS_67]

DiZed пишет:
сабжевый вопрос подразумевал растворение гелия в нгмд при температурах несопоставимых с абсолютным нулем; никакого значения квантовые эффекты и квантование уровней там играть не будут, взаимодействие его с растворителем всецело определяется дисперсионными силами.

Зачем тогда писать о неких вращательных и колебательных свойствах молекулы гелия?
Не примите за наезд, пожалуйста,
Но жидкий гелий не является в общепринятом понятии жидкостью .
А некой субстанцией под названием "бозе-конденсат", коих в наше время не известно более одной, в макроскопических количествах.
И о которой нет здесь смысла упоминать в свете поставленного вопроса.
.

[SGS_67]

удалил дубль.

[SGS_67]

DiZed пишет: 

SGS_67 пишет: 
Лёгкая, и что из этого следует?

а вот растворяться водород должен лучше чем гелий

Почему? [IMG] 

1 - ну это несерьезно.. потому что скорость звука в газе пропорциональна (корню) из отношения показателя адиабаты к молекулярной массе;...

А почему?
Ну, справочники там, формулы... Вероятно, Вам эта тема близка.
А на пальцах, чтоб даже школьнику было понятно, попробуйте.
Постараюсь сделать то же самое, но после Вас. [IMG] 

первое больше у водорода, второе - у гелия, соответственно оба фактора определяют обозначенное соотношение.

Не в тему, но.
Вот есть (при н.у.) газ дейтерий (изотоп водорода-2) и гелий.
Молекулярные массы равны.
Где скорость звука будет больше?

2 - про расторимость - я выше писал; у водорода существенно больше молекулярный объем  (и молекулярная рефракция) и соответственно поляризуемость.

По-моему, слишком длинно и умнО. Уж простите, "асилить" трудно.

Давайте всё же про азот, гелий  и НДМГ.
Тоже всё можно объяснить на пальцах, причём весьма легко.
Для начала, нужно ответить на простой вопрос: почему газы (вещества) вообще сжижаются?
Тут школы немного не хватает, но простое и понятное объяснение всё-таки есть.

[SGS_67]

О растворимости газов в жидкостях, чтоб поставить точку.
На микроуровне, в масштабах порядка 1 мкм, жидкость (пусть, опять же, при н.у.) представляет собой некую нестойкую кристаллическую структуру, и этим кардинально отличается от газа.
Её узлы там и сям покидают (псевдо) решётку из-за тепловых колебаний, образуя короткоживущие пустоты (дислокации).
Способность газов к растворению как раз и определяется возможностью их молекул заполнить эти пустоты, с образованием, хоть и короткоживущих, но устойчивых связей с соседями. То есть, внедриться в псевдорешётку жидкости.

Азот в НДМГ может это гораздо лучше, чем гелий.


Гелий вообще "не растворяется". Его молекулы просто летают в объёмах, не занятых молекулами НДМГ.
НЕ взаимодействуя с последними, за исключением редких пинков.

Это на пальцах.
 

[SGS_67]

DiZed пишет:
....тем более что знаю цену подобным прогнозам. поэтому когда мне нужен подходящий растворитель для нового вещества - я беру батарею бутылок, и начинаю пробовать - почти как тот эдиссон ; ).

Не спорю, сам такой.
В техдоках одно, а пока не попробуешь - не узнаешь, сколько там брехни, а сколько правды.

Только всё ж основы надо себе хорошо представлять.

"Справочное", бездумное представление о мире, имеет риск затянуть человечество в фазу безнадёжной обскурации.

Я, собственно, об этом.

[DiZed]

SGS_67,
"чем меньше молекула - тем выше её скорость, что может приводить к разделению веществ" - "есть такое правило"
нет такого правила, и не говорите, что это про барометрическую формулу, она здесь ни при чем.
"Но жидкий гелий не является в общепринятом понятии жидкостью . А некой субстанцией под названием "бозе-конденсат"
как бозе-конденсат он может рассматриваться только ниже линии фазового перехода в сверхтекучее состояние. до нее- жидкость и жидкость. упоминалось здесь это исключительно в рамках диалога с наперстянка, который упомянул сверхтекучесть в связи с дисперсионными силами.
"Ну, справочники там, формулы... Вероятно, Вам эта тема близка. А на пальцах, чтоб даже школьнику было понятно, попробуйте. "
формула отражает модель; объяснение на пальцах модель огрубляет до неверности. формула скорости звука отражает модель распространения в газе волны адиабатического сжатия; то, что вам вероятно хочется услышать - что скорость звука коррелирует со скоростью теплового двиджения молекул - это даже не модель, а весьма далекое подобие. у водорода (дейтерия) ниже показатель адиабаты, связанный с числом степеней свободы (7/5 D2 vs 5/3 He)
"На микроуровне, в масштабах порядка 1 мкм,"-  это не микроуровень, это макроуровень. посчитайте, сколько молекул будет в 1 куб. мкм.
"некую нестойкую кристаллическую структуру," - это бред даже для "структурированных жидкостей" типа воды. жидкость не имеет дальнего порядка, который является определением кристалла.
"Гелий вообще "не растворяется". Его молекулы просто летают в объёмах" - это полная ахинея, попробуйте посчитать размеры этих объемов

[SGS_67]

DiZed пишет: 
SGS_67 ,
"чем меньше молекула - тем выше её скорость, что может приводить к разделению веществ" - "есть такое правило"
нет такого правила, и не говорите, что это про барометрическую формулу, она здесь ни при чем.

Всё же есть такое правило.
И оно отражает физическую сущность явления.
На пальцах, так:
что есть температура газа? Мера средней кинетической энергии (поступательного) движения его молекул.
То есть, скажем, азот и водород при н.у. имеют эту величину практически одинаковой.
А она равна m*V^2/2.
Отношение средних по модулю скоростей в азоте и водороде, таким образом, будет примерно равно квадратному корню из обратного отношения их молекулярных масс. То есть sqrt(28/2) =  3,74.
А скорость звука в газе как раз хорошо соответствует наиболее вероятной (или даже средней) абсолютной скорости молекул в газе. Во всяком случае, пропорциональность там почти точная.
Вот и получим: 334*3,74 = 1250 (м/с). Практически верное значение.
Так вот.
Далее, можно привести пример именно такого разделения веществ (газов), о которой написал avmich.
Барометрическая формула (опять формула, без какого-либо смысла), которую вы зачем-то упомянули, здесь, действительно, ни к селу, ни к городу.

"Но жидкий гелий не является в общепринятом понятии жидкостью . А некой субстанцией под названием "бозе-конденсат"
как бозе-конденсат он может рассматриваться только ниже линии фазового перехода в сверхтекучее состояние. до нее- жидкость и жидкость...

Ну, тут о фононы с ротонами копья ломали, вот оно и того...
В общем, предлагаю замять.

"Ну, справочники там, формулы... Вероятно, Вам эта тема близка. А на пальцах, чтоб даже школьнику было понятно, попробуйте. "
формула отражает модель; объяснение на пальцах модель огрубляет до неверности.

Объяснение на пальцах тоже отражает модель.
Зачастую, более близкую к физической сущности явления, чем четырёхэтажная полуэмпирическая формула.

формула скорости звука отражает модель распространения в газе волны адиабатического сжатия;

Вообще говоря, эта модель как раз не имеет строгого физического обоснования.
Хотя бы потому, что газы имеют ненулевые вязкость и теплопроводность, что приводит к затуханию звуковых волн.

Скорость звука в газе можно определить как (максимальную) невынужденную скорость распространения макроскопического взаимодействия в этом газе.
И она находится в прямом соответствии (с точностью до множителя порядка 1) с абсолютной скоростью движения молекул этого газа.
Что понятно даже школьнику, но далеко не всем учёным мужам.     

 то, что вам вероятно хочется услышать - что скорость звука коррелирует со скоростью теплового двиджения молекул - это даже не модель, а весьма далекое подобие.

Опять поставили всё с ног на голову...
Корреляция - это не закон, а следствие закономерности, физической сущности явления, описанного выше "на пальцах".
И последнее есть вовсе не "далёкое подобие", а именно его суть.

 у водорода (дейтерия) ниже показатель адиабаты, связанный с числом степеней свободы (7/5 D2 vs 5/3 He)

Так показатель адиабаты - лишь вспомогательная, производная величина от физической структуры газа!
А можно было бы сказать, что энергия соударения молекул дейтерия может расходоваться не только на изменение вектора их поступательной скорости, а ещё и на вращение самих молекул. Тогда, как в гелии такое явление отсутствует.
Потому и скорость звука при н.у. в последнем будет выше.
По-моему, ясней и быть не может.

"На микроуровне, в масштабах порядка 1 мкм,"- это не микроуровень, это макроуровень. посчитайте, сколько молекул будет в 1 куб. мкм.

Микро. От слова "МИКРОметр".     
При определении параметра порядка, имеет значение не объёмная, а линейная мера.
Хотя, согласен, - думал про нм, а написал мкм. Но сути это не меняет, и она состоит в том, что молекулы жидкости бОльшую часть времени проводят в связанном (упорядоченном) состоянии.

"некую нестойкую кристаллическую структуру," - это бред даже для "структурированных жидкостей" типа воды. жидкость не имеет дальнего порядка, который является определением кристалла.

По поводу дальнего порядка никто и не спорит.
Насчёт "бреда".
Скажем, та же вода в жидкой фазе ниже примерно 4С сохраняет кристаллическую структуру льда.
И этот "бредовый" факт был установлен где-то в середине прошлого века.
С увеличением температуры, крупные кластеры разрушаются, однако, ближний "псевдокристаллический" порядок остаётся, вероятно, до точки кипения.
С НДМГ должно быть примерно так же.

"Гелий вообще "не растворяется". Его молекулы просто летают в объёмах" - это полная ахинея, попробуйте посчитать размеры этих объемов

Это также давно уже посчитано.
О НДМГ нет данных, а вот та же вода, при задействовании всех водородных связей и предельной упаковке всех молекул, имела бы плотность примерно в 1,8 раза больше, чем на самом деле при данных условиях.
Это говорит о наличии пустот в структуре даже такой аномально плотной жидкости, или её "рыхлости".
При желании, можно найти соотв. литературу на сей счёт.
Другое дело, что эффективный объём, доступный для проникновения молекул гелия, будет гораздо меньше.
Скажем, порядка 1% от общего объёма жидкости.

пардон, но вы - дилетант, отважно вещающий о вещах, о которых имеете смутное (но бравое) представление. я не спорю, что прикидки на пальцах полезны для того, чтобы иметь какое-то представление о устройстве окружающего мира.

Последнее - несомненно, верно.
А вопрос-то и был как раз, по вашему определению, "дилетантский", .
И подразумевал примерно такой ответ, как здесь.

 но делиться ими с окружающими в дидактическом тоне следует.. гм.. осторожнее. не следует исходитьиз того, что всех ваших собеседников устравивает уровень школьника или инженера отраслевого НИИ

Стоит исходить из того, что такой уровень на данном ресурсе устроит 99% собеседников, включая и вашего покорного слугу.
И все недостающие сведения, буде такая необходимость, они могут почерпнуть в сети.
А вот как раз академичность уместна при составлении научных трактатов, статей, или, на худой конец, общении на профильном форуме.

Засим откланяюсь.

[Штуцер]

SGS_67 пишет:
А вопрос-то и был как раз, по вашему определению, "дилетантский", .

Вопрос не дилетантский, а критически важный, как для систем наддува ракет, так и для систем наддува КА.
А также для систем заправки КА, где , как правило требуется максимально рассыщенное топливо.
Ответ, конечно, может быть и дилетантским.
В этом свете предыдущий пост не содержит значимой информации вообще, несмотря на его многословность. 

[DiZed]

нет, НДМГ не структурированный растворитель (хотя ассоциированный). таких, как вода, мало, и у них есть специфические свойства, объединяемые в т.н. гидрофобный эффект; мне довелось поработать в группе, которая на нем специализировалась. "кристаллическая структура" - у некоторых терминов есть очень строгие границы, за которые нельзя выходить. да и кластеры в воде - в значительной степени городская легенда (они есть, но оказывают меньшее влияние на свойства собственно воды, чем часто приписывают). барометрическая формула имеет прямое отношение к разделению: изотопов ; ) - и не только; разница в скорости действительно непременно создает градиент концентраций в гравитационном поле, просто это несущественно для сабжевой темы.
и нет, формулу и модель противопоставлять нельзя; если вы не можете математизировать модель хотя бы на каком-то уровне (пусть не ab ovo) - значит, вы слишком смутно понимаете явление. те же степени свободы и их связь с распределением по уровням энергии для меня просто лучше выражаются на языке математики; лаконичнее и понятнее, мне удивительно - что для вас это не так при вашей обозначенной в профиле специальности ; ), зачем тратить много слов когда достаточно дюжины символов. в остальном - ну если вам хватает вашего понимания явлений, сабжевых и не только, - то все ок; даже плохая модель лучше чем никакая ; ).   я только хотел обозначить для тех, кому это может быть полезно, что в этой области все весьма сложно - и часто очень интересно и неожиданно сложно. удачи

[Наперстянка]

SGS_67 пишет:
Давайте всё же про азот, гелийи НДМГ.
Тоже всё можно объяснить на пальцах, причём весьма легко.
Для начала, нужно ответить на простой вопрос: почему газы (вещества) вообще сжижаются?
Тут школы немного не хватает, но простое и понятное объяснение всё-таки есть.

    В принципе объяснение может быть простым, если рассмотреть квантовоточный процесс испарения льда в вакууме ( около 200 К).

[SGS_67]

Штуцер пишет:

SGS_67 пишет:
А вопрос-то и был как раз, по вашему определению, "дилетантский", .

Вопрос не дилетантский, а критически важный, как для систем наддува ракет, так и для систем наддува КА.
А также для систем заправки КА, где , как правило требуется максимально рассыщенное топливо.
Ответ, конечно, может быть и дилетантским.
В этом свете предыдущий пост не содержит значимой информации вообще, несмотря на его многословность.    

Вопрос был как раз по поводу механизма, физической сущности явления.
Здесь и тут.
И ответы были мной даны в том же ключе. Вот и вот.
В силу первого, читать тебе их не нужно, и даже вредно.
Твой удел - критически важные справочники.

[SGS_67]

DiZed пишет:
нет, НДМГ не структурированный растворитель (хотя ассоциированный). таких, как вода, мало, и у них есть специфические свойства, объединяемые в т.н. гидрофобный эффект;

Так значит, выходит, что не такой уже и "бред", верно?

Про "гидрофобный эффект" - вас опять куда-то в сторону несёт.


А про НДМГ можно сказать, что "пустот" для проникновения несвязанных молекул гелия в нём существенно больше, чем в воде.
Грубо говоря, в отношение молекулярных масс, делённое на отношение плотностей.
Т.е, 60/18 * 1/0,8 = 4,2.
С учётом характерных размеров молекул, результат нужно несколько снизить (оценку проводить сейчас не буду, хоть она и не сложна).
"Растворимость" гелия в нём будет примерно во столько же раз выше. Это БЕЗ справочника.
У меня по паре гелий-НДМГ данных сейчас нет, проверяйте.    

"кристаллическая структура" - у некоторых терминов есть очень строгие границы, за которые нельзя выходить.

Думаю, здесь можно прийти к соглашению.
Напиши я "обладает ближней упорядоченностью/корреляцией взаимного положения" - многие не поймут.
А вот "как бы кристалл, но нестойкий" - МСМ, более осязаемо.
Главное, что суть от этого не страдает.

да и кластеры в воде - в значительной степени городская легенда (они есть, но оказывают меньшее влияние на свойства собственно воды, чем часто приписывают).

Тут вопрос не количественный, а качественный.
Есть они - и баста.
А называть их "бредом дилетанта" - как-то не комильфо, не находите?

 барометрическая формула имеет прямое отношение к разделению: изотопов ; ) - и не только;

Она НЕ имеет отношения к разделению изотопов. Никакого.
С помощью барометрической формулы вы изотопы не разделите.
Для этого нужны другие средства.

разница в скорости действительно непременно создает градиент концентраций в гравитационном поле...

Почему тогда спорите?
Это кто писал:

нет такого правила, и не говорите, что это про барометрическую формулу, она здесь ни при чем. 

?

 просто это несущественно для сабжевой темы. 

Существенно.
Ибо вы писали два поста тому прямо противоположное. Ради самоутверждения, или по какой другой причине - неважно.
Важен сам факт.

[SGS_67]

DiZed пишет: 
и нет, формулу и модель противопоставлять нельзя;

Можно.
Приведите, к примеру, модель, соответствующую 2-му закону Ньютона.
И приведите общую формулу движения 3-х гравитирующих тел в пространстве.

DiZed пишет:
сли вы не можете математизировать модель хотя бы на каком-то уровне (пусть не ab ovo) - значит, вы слишком смутно понимаете явление.

Почему вы вдруг решили, что я не могу "математизировать" модель на каком-то уровне?
По-моему, как раз, наоборот: я провожу расчёты на основе своих моделей, а от вас не исходит ничего, кроме заумного бла-бла-бла.

DiZed пишет:
те же степени свободы и их связь с распределением по уровням энергии для меня просто лучше выражаются на языке математики;

Беда в том, что вы не понимаете их сути... Содержание скрыто для вас красивой формой...

 лаконичнее и понятнее, мне удивительно - что для вас это не так при вашей обозначенной в профиле специальности ; ), зачем тратить много слов когда достаточно дюжины символов. в остальном - ну если вам хватает вашего понимания явлений, сабжевых и не только, - то все ок;

Раз я вас так удивил, прошу и меня уважить.
Вот вы пишете:

DiZed пишет: Поэтому обычно механизм раствореня рассматривают состоящим из двух стадий: - образование полости в растворителе. Это энергозатрантый и соответственно термодинамически невыгодный процесс, поскольку сопровождается разрывом контактов молекул растворителя. - сольватация растворяемой молекулы, образование новых контактов - уже ее с растворителем. Термодинамика растворения зависит от баланса энергетики первой и второй стадии.

, а я утверждаю, что в паре гелий-НДМГ (или вода) ваше представление/модель - не соответствует действительности.

А вот моя модель:

Гелий вообще "не растворяется". Его молекулы просто летают в объёмах, не занятых молекулами НДМГ.
НЕ взаимодействуя с последними /кроме упругих столкновений/

описывает её гораздо лучше. (В рамках этой модели поляризуемость гелия полагается нулевой, что, вообще говоря, не так, но это не влияет на качественное описание явления, вследствие чрезвычайной её малости).

Если я не прав, прошу пояснить два вопроса.
1. Почему границы применимости закона Генри для гелия, в области высоких давлений, на порядок-два шире, чем для любых других газов?
Иными словами, почему сохраняется линейная зависимость "растворимости" гелия в жидкости там, где для азота её уже не существует?

2. Почему процесс растворения гелия в НДМГ/воде - экзотермический?
Тогда, как в вашей модели он обязан быть эндотермическим.
Для азота, кстати, это так.

Моё представление описывает эти явления прекрасно, хотя бы на качественном уровне.
А ваше? Удивите меня.