CC BY
5
Список использованной литературы:
1. Геометрия. 7-9 классы: учеб. для общеобразоват. учреждений / [Л.С. Атанасян, В.Ф. Бутузов, С.Б. кадомцев и др.]. - М.: Просвещение, 2013. - 383 с.
2. Новая геометрия треугольника. / ЗетельС.И. . - М.: Учпедгиз, 1962.
3. Новые встречи с геометрией. / Коксетер Г.С. Грейтцер С.Л.. - М.: Наука, 1978.
4. Элементарная геометрия. / Понарин Я.П. Т.1. - М.: МЦНМО, 2004.
5. «История математики в школе 7 - 8 классы». /Г. И. Глейзер. - Москва 1982 «Просвещение».
6. https://m.wikipedia.org/wiki/Трапеция
7. https://урок.рф/library/domashnyaya_kontrolnaya_rabota_reshenie_zadach_po_teme_191413.html
8. http://pedmir.rшViewdoc.php?id=8012
© Коткова Е С., 2021
УДК 551.557.59
Хучунаев Бузжигит Муссаевич,
доктор ф.-м.н.,ФГБУ «Высокогорный геофизический институт»,
г. Нальчик, РФ Геккиева Сафият Омаровна, канд.ф.-м.н., ФГБУ «Высокогорный геофизический институт»,
г. Нальчик, РФ
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА УДЕЛЬНЫЙ ВЫХОД ЛЬДООБРАЗУЮЩИХ ЯДЕР НАНОЧАСТИЦ
ОКСИДА ЦИНКА
Аннотация
В лабораторных экспериментах по повышению льдообразующей активности реагента, наночастицы оксида цинка (ZnO) представляют большой интерес в качестве функционального материала. В настоящей работе представлены результаты исследований влияния наличия электрического поля на удельный выход льдообразующих ядер наночастиц оксида цинка. Выявлена зависимость удельного выхода частиц 2п0 от температуры при наличии и отсутствии электрического поля. В статье приведены фотографии частиц оксида цинка, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа TESCAN (рис.2), полученные при возгонке оксида цинка в сухой камере и в среде водяного пара.
Актуальность работы заключается в том, что переход от микро к наноразмерным добавкам позволит сократить количество используемого реагента. В ранних работах авторов были представлены результаты лабораторных исследований, где были получены композиты, усиленные наночастицами оксида цинка 3,6 и 9% мас. при сочетании механического перемешивания[1]. Отмечено, что соответствующий выбор наночастиц оксида цинка из-за разных форм и размеров имеет решающее значение для получения лучших свойств композиционных материалов.
Ключевые слова
Напряженность электрического поля, активные воздействия, пиротехнический состав, реагент, льдообразующие частицы, нанотрубки оксида цинка.
Статья является итогом лабораторных исследований в области средств активных воздействий на облака и туманы. В работе представлены результаты исследований влияния электрического поля на удельный выход льдообразующих ядер нанотрубок оксида цинка на основе лабораторных экспериментов, приближенных к реальным условиям (при наличии электрического поля и заряда на
частицах реагента). Были проведены серии экспериментов в температурном диапазоне от -11 до -5 °С и напряженности электрического поля 2,25*105 В/м [3].
Основной целью исследований являлось определение влияния на выход льдообразующих частиц различных химических компонентов, повышающих выход льдообразующих частиц с одного грамма реагента. В качестве такого компонента в экспериментах использовался тонкодисперсный порошок цинка, размерами частиц от 0,01-0,05 мм.
Структурные и физические характеристики цинка
Кристаллы цинка имеют гексагональную упаковку атомов, который очень схож со структурой льда. Цинк - хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета, который окисляется на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка. Имеет низкую температуру плавления. При 100-150°С цинк пластичен, при температуре 419 °С начинает плавится, если же температура кипения 913°С, начинает превращаться в пар. В наших экспериментах при высокой температуре сгорания пиротехнического состава ПГИ формируются нанотрубки оксида цинка [4].
В нашем эксперименте, видимо, нанотрубки образуются по общеизвестному механизму пар -жидкость - кристалл, а графит служит катализатором роста нанотрубок оксида цинка [5,6].
В таблице 1 и на рисунке 2 представлены зависимости удельного выхода частиц оксида цинка 2п0 от напряженности электрического поля.
Таблица 1
Зависимость удельного выхода частиц 2п0 от температуры при наличии и отсутствии электрического поля
С полем Без поля
^ °С Удельный выход (Кх1013), г-1 ^ °С Удельный выход (Кх1013), г-1
-8,9 0,53 -11,1 0,091
-8,7 1,2 -10,5 0,28
-7,8 0,66 -10,1 0,54
-7,7 1,1 -8,9 0,1
-7,7 0,53 -8,2 0,15
-7,6 1,1 -7,1 0,11
-7,4 1,4 -7,1 0,29
-5,8 0,96 -6,8 0,13
-5,7 1,5 -5,4 0,23
-5,4 0,89 - -
Температура воздуха I
Рисунок 1 - Зависимость удельного выхода частиц 2п0 от температуры при наличии
и отсутствии электрического поля
Как видно из таблицы и графика, наименьшие значения удельного выхода наблюдаются при проведении экспериментов без электрического поля. При напряженности электрического поля 2,25*105 В/м наблюдается значительный рост льдообразующей активности 2п0. При этом значения удельного выхода в 3-5 раз превышают удельный выход в экспериментах без поля во всем температурном диапазоне. С повышением температуры разница между удельным выходом с полем и без поля максимальна. Исследования частиц возгонки оксида цинка под электронным микроскопом показали, что при наличии электрического поля частицы 2п0 образуют комплексы из нанотрубок 2п0 и являются льдообразующими ядрами. Чем больше размер комплекса, тем выше температура образования кристаллов [7,8,9].
№
):t»U МО: Iii mm [....... _ _ \ Vi«
i itt^n DUM J|M NrtWMnM>
ш
i VMA1 TVSCAM
И MAO: HHi NDlttan |.....
«im ои м im
Рисунок 2 - Наночастицы оксида цинка А - частицы 2п0, полученные при возгонке цинка в сухой камере, Б - при возгонке 2п0 в среде водяного пара, В - частицы 2п0,на которых образовались кристаллы льда, Г - при возгонке 2п0 в среде водяного пара при наличии электрического поля 7,5*104 В/м
На основе лабораторных исследований, можно заключить, что размеры и форма частиц оксида цинка очень сильно зависят от условий возгонки. При возгонке оксида цинка в присутствии водяного пара образуются льдообразующие комплексы из открытых нанотрубок оксида цинка. При возгонке 2п0 без водяного пара комплексы частиц оксида цинка получаются закрытыми и имеют очень малый размер (порядка 1нм), вследствие чего не могут служить центрами ледяных зародышей. В настоящее время на основе полученных результатов путем лабораторных экспериментов можно предположить, что при возгонке оксида цинка вне облачной среды льдообразующие ядра не образуется, а при присутствии водяного пара могут служить ядрами конденсации. В ранних работах авторов, изложено, что наличие в
составе исходного льдообразующего топлива АД-1 мелкодисперсного порошка цинка в соотношении к общей массе состава 6 %, резко повышает выход льдообразующих частиц во всем диапазоне принятых температур [10,11,12].
Список использованной литературы:
1. Абшаев А. М., Абшаев М.Т. и др. Руководство по организации и проведению противоградовых работ. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). Нальчик, 2014.С315.
2. Хучунаев Б.М., Байсиев Х.- М.Х., Геккиева С.О., Будаев А.Х. Экспериментальные исследования льдообразующей эффективности пиротехнического состава АД -1 с добавками цинка. Сборник «Труды ГГО». Вып.597,2020.С.51-60.
3. Khuchunaev B.M., Baysiev Kh .- M. Kh, Gekkieva S. O., Budaev A. Kh. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering PAPER • OPEN ACCESS Researches of ice-forming efficiency of products of sublimation of pyrotechnic compositions consisting of silver iodide Agi particles and zinc oxide. 2021 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng.1083 012097
4. Хучунаев Б.М., Геккиева С.О., Будаев А.Х. Аппаратура, методика и предварительные результаты измерения удельного заряда на частицах реагента, образующихся при возгонке пиротехнических составов. Сборник «Труды ГГО». Вып. 599,2020.С.128.
5. Никандров В.Я. Искусственные воздействия на облака и туманы. Л.: Гидрометеоиздат, 1959.С.271.
6. Закинян Р.Г. Кинетика роста льда на поверхностях предметов различных форм, помещенных в поток переохлажденного аэрозоля//Материалы V научно-технической конференции СК ГТУ, 2001.С.20.
7. Wegener A. Thermodynamic der Atmosphere. Leipzig, 1911.P.311.
8. Вопросы физики облаков. Сборник избранных статей ГГО. Астерион, СПб., 2008.С.98-106.
9. Емельянов В.Н., Несмеянов П.А., Эрландц Н.Ю., Шакиров И.Н. Результаты разработки новых пиротехнических составов льдообразующего аэрозоля для средств активного воздействия на облака//Труды юбилейной конф., посвящ.40-летию начала производств. работ по защите от града. Нальчик: Печатный двор, 2011.С.259-260.
10. Vonnegut B. Experiments with silver-iodide smokes in the natural atmosphere. Bull.Amer.Meteor.Soc.,1950,Vol.31.
11. Хучунаев Б.М., Панаэтов В.П., Хучунаев А.Б. Исследование образования нанотрубок оксида цинка//Материалы Международного симпозиума, посвященного 20-летию создания ФГБУ науки Кабардино-Балкарского научного центра РАН, 2013. С.61-63.
12. Хучунаев Б.М., Панаэтов В.П., Хучунаев А.Б. Аппаратура и методика лабораторного моделирования начальной стадии роста града//Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. № 4 (158), 2010.С. 64-67.
© Хучунаев Б.М., Геккиева С.О., 2021
