big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Тепловые балансы процессов образования горючих ископаемых

Вопрос о том, идут ли процессы образования горючих ископаемых с поглощением или с выделением энергии, относится к вопросам, имеющим большой практический и теоретический интерес.

Так, например, если этот процесс экзотермичен, то часто наблюдающийся в месторождениях повышенный геотермический градиент надо рассматривать как следствие выделения тепла в процессах преобразования горючих ископаемых.

Очень важен такой практический вопрос, как вопрос об источниках энергии так называемых внезапных угольных выбросов. Если преобразование угольного вещества, например угля марки ПС, в угольное вещество марки Т, которое должно происходить с выделением свободного метана, идет с выделением энергии, то вероятность выброса будет большей, чем если этот процесс происходил бы с поглощением энергии, хотя и выделение метана в толще угольного пласта (во всем объеме его угольного вещества) само по себе должно учитываться как возможная причина внутренних напряжений в угольном пласте.

Еще и в настоящее время высказываются мнения об эндотермичности процессов углеобразования. Считается, что эти процессы идут под влиянием внешнего воздействия и, кроме того, с поглощением энергии. Это распространенное мнение является, с нашей точки зрения, неправильным. Ему противоречат экспериментальные определения и расчеты.

В лабораторных условиях естественный процесс углеобразования неосуществим, однако термическое воздействие без доступа воздуха приводит к процессам, в некоторой мере сходным с естественным обугливанием. Известно, что такое обугливание, особенно древесины и представителей молодых видов топлива: торфа, бурых углей и т. п., — идет со значительным положительным тепловым эффектом. Интересно отметить, что, как доказано работами В. О. Тауссона, процессы биологических синтезов в живом, в том числе растительном, веществе идут со значительным положительным тепловым эффектом, т. е. «самопроизвольно».

По-видимому, только процесс фотосинтеза, которым начинается существование органического вещества, протекает эндотермически. Все последующие естественные превращения растительного вещества, протекающие как при жизни растения, так и после его отмирания, идут с потерей части той энергии, которая была поглощена в процессе фотосинтеза.

На каждый грамм-атом углерода в углеводах фотосинтеза приходится 112 ккал. В процессах дальнейших превращений, которые претерпевает углевод, образуя сложное вещество растений и проходя затем стадии торфа, бурых и каменных углей, теряется часть поглощенной при фотосинтезе углеводов энергии и в конечном продукте, например в свободном углероде, остается всего 95—97 ккал на грамм-атом. Можно все различные преобразования растительного вещества и в том числе углевода в различные твердые, жидкие и газообразные горючие ископаемые представить в виде трех схем (см. табл. 29): а) с образованием свободного углерода; б) с образованием нефти; в) с образованием метана.

Тепловой баланс этих схематических процессов может быть подсчитан, поскольку известны стандартные теплоты горения исходного вещества и конечных продуктов. Образование и отрыв этих простейших молекул по расчету сопровождается следующими тепловыми эффектами: отрыв каждой грамм-молекулы Н2О равен 14,4 ккал,  СО 2 — 7,6 ккал, СН4 — 3 ккал.

Пользуясь этими данными, а также данными о материальном балансе процессов образования горючих ископаемых, можно приближенно подсчитать тепловой баланс процессов превращения горючих ископаемых (табл. 30).

Приведенные в табл. 30 данные показывают, что наибольшим тепловым эффектом сопровождается образование гумусовых горючих ископаемых. Вдвое меньше тепла выделяется при превращениях растительного вещества в сапропелитовые виды горючих ископаемых и в нефти. Еще меньшее количество тепла выделяется при

образовании природных газов. Вероятно, в этом лежит причина преобладания гумусовых углей в запасах горючих ископаемых.

Первичное органическое вещество — углевод — имеет наиболее низкую теплотворность — 3731 кал/г. Теплота образования углевода, наоборот, весьма высока и составляет 48,4% от его теплотворности. По мере превращения углевода в растительное вещество, торф и другие горючие ископаемые часть энергии, поглощенной при фотосинтезе, освобождается, однако вследствие уменьшения содержания кислорода и снижения теплоты образования теплотворность горючих ископаемых систематически возрастает.

Таким образом, образование всех разновидностей горючих ископаемых идет с выделением тепла, а не с поглощением его, как иногда утверждают. Само собой разумеется, что и всякие превращения рассеянного вещества, попадающего с минеральными веществами в недра земной коры, также сопровождаются выделением тепла.

В настоящее время еще не нашли должного признания идеи о важнейшей роли органического вещества в жизни земной коры, поэтому необходимо остановить внимание на роли солнечной энергии в энергетике земной коры. Солнечная энергия вносится в недра не только с органическим веществом — известны и другие возможности ее проникновения.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.