Optimering af iltudvindelse på Mars
Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Indholdsfortegnelse Indledning ............................................................................................................................................ 1 Problemformulering ............................................................................................................................. 2 Tilgang til projektet .............................................................................................................................. 2 Metodevalg........................................................................................................................................... 3 Forventede resultater ............................................................................................................................ 3 Tidligere forskning på området ............................................................................................................ 4 Eksperimentel/teoretisk udredelse ....................................................................................................... 5 Sikkerhedsforanstaltninger................................................................................................................... 5 Yderligere overvejelser ........................................................................................................................ 6 Forsøgets udførelse .............................................................................................................................. 6 Beregning af energispring ................................................................................................................ 6 Beregning af ligevægtskonstant ....................................................................................................... 6 Beregning af Gibbs – energi med underbyggende forsøg ................................................................ 7 Fremgangsmetode ................................................................................................................................ 7 Videre forskning .................................................................................................................................. 8 Budget for videre forskning ............................................................................................................. 9 Konklusion ........................................................................................................................................... 9 Kontaktpersoner ....................................................................................................................................I Litteraturliste ....................................................................................................................................... II Bilag ...................................................................................................................................................IV Side 0 af 9 Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Indledning Med den befolkningstilvækst, vi ser i dag, er der en stor risiko for, at jorden kunne blive overbefolket. På nuværende tidspunkt lever der omkring 7.098.084.4191 mennesker på jorden. Dette tal stiger støt sammen med effektiviseringen af sundhedsvæsnet. For jo bedre medicin og jo sundere levevilkår vi skaber, jo flere mennesker lever længere. Flere mennesker vil kræve et øget energiforbrug, der igen vil resulterer i et forøget udslip.2 Hvis vi ikke får omvendt vores energi- forbrug til grøn og bæredygtig energi i den nærmeste fremtid, risikerer jorden at blive gjort ubeboelig. Derfor er vi nødsaget til at tænke på alternative løsninger. Én af løsningerne kunne være at kolonisere andre planeter. Umiddelbart er den mest jordlignende planet, der vil være beboelig, stadig uden for vor rækkevidde. Planeten der bliver kaldt Gliese 581g ligger i solsystemet Gliese 581, der befinder sig 20 lysår fra jorden og er et af de 100 tætteste solsystemer.3 Der er dog andre planeter, der ville kunne gøres jordlignende f.eks. Mars. Mars er den fjerde planet i vores solsystemet og besidder nogle elementer, der gør den sammenlignelig med jorden. I 2004 sendte NASA to identiske rovere op på Mars (Spirit og Opportunity) der bekræftede, at Mars har haft en fortid med flydende vand samt et klima, der kunne bære levende organismer og en atmosfære.4 Derfor ville man ved menneskelig indblanding kunne genskabe en atmosfære, der er tyk nok til at opvarme planeten til en gennemsnitstemperatur, der kan frigive vandet fra undergrunden, så der igen ville komme flydende vand på Mars. 5 1 Jordens befolkningstal er lige nu. - 19-09-2012 Vor tids største udfordring. - 19-09-2012 3 Første beboelige planet opdaget. - 19-09-2012 4 Mars flød måske med vand. - 19-09-2012 5 McKay, Christopher P. - 1991 2 (Internet) (Internet) (Internet) (Internet) (Artikel) Side 1 af 9 Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Problemformulering Selve hensigten med dette projekt er at rette forskningens fokus hen imod en mere bæredygtig udvinding af ilt på Mars. Eftersom vi mennesker er en organisme der respirerer, vil tilstedeværelsen af ilt være en nødvendighed. Transport af større mængder ilt er en ressourcekrævende proces, både økonomisk og politisk samt vil kræve et fejlfrit logistiksystem. Derfor vil en mere hensigtsmæssig løsning være, at udvinde ilten på stedet og i dette tilfælde Mars. Som udgangspunkt vil jeg se på det overflademateriale der befinder sig på Mars. Det stof jeg fokuserer på er Jern(III)oxid, fordi det kan reduceres og danne vand som produkt ved brug af brint. På den måde kan man lave elektrolyse på vand, og udvinde ilt. Den brint, som bliver et restprodukt i elektrolysen, kan indgå i en ny reduktion og på den måde danne en forhåbentlig kontinuerlig udledning af ilt (se bilag nr. 5). Tilgang til projektet Min interesse for problemstillingen kom af en kombination af en kemitime, der omhandlede emnet redox - kemi og en artikel i Illustreret-Videnskab omkring minedrift på månen.6 Samtidigt har mediedækning af den globale stigende temperatur og - indhold i atmosfæren, været med til at rette mit fokus på Mars, som en mulig destination for en kolonisering. Lige pt. er der intensiv forskning i overfladen og af klimaet på Mars, hvor ”Curiosity” er i gang med sin mission.7 Risø er desuden i gang med at konstruere en illuminance-måler til datering af Mars sedimenter8 Jeg benytter den eksperimentelle kemi til at understøtte mine teoretiske udredelser af redox – reaktionen, jeg udledte i den tidlige fase i projektet. Endvidere har jeg i projektets begyndelse konsulteret mine faglærere på gymnasiet, der fortæller mig, at reaktionen ville være plausibel. Det har jeg ydermere fået bekræftet af lektor, Morten Bo Madsen på Niels Bohr instituttet for Astrofysik og Planetforskning.9 Jeg vælger specifikt at fokusere på den reaktion jeg selv har udledt, da jeg ikke er bekendt med andre reaktioner, hvor 6 som reaktant, reduceres og giver som produkt. Stup, Helle - 2008 Mars science laboratory. - 15.10.2012 8 Development of a luminescence planetary surface dating instrument. - 15.10.2012 9 Se bilag nr. 6 med henblik på Morten Bo Madsen. 7 (Artikel) (Internet) (Internet) Side 2 af 9 Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Metodevalg Måden, jeg har udledt min reaktion på, er ved brug af den hypotetisk-deduktive metode. Først ved at have en problemstilling, for derefter at opstille en hypotese, der efterprøves.10 Grunden til valget af netop denne metode skyldes, at der vil være færre økonomiske omkostninger, idet reaktionen rent teoretisk allerede er blevet bevist. Dog skal hypotesen stadig efterprøves, for at kunne blive verificeret, og derved kan der måske komme mindre ændringer samt uforudsete udgifter. Jeg vælger at udføre kvalitative forsøg for at minimere omkostningerne og derved kunne fokusere på, at bekræfte reaktionens plausibilitet. Hvis reaktionen kan finde sted, kunne det skabe nye problemstillinger, i form af masseproduktion, hvor kvantitative forsøg vil blive en nødvendighed. Måden jeg vil undersøge disse data på er ved eksperimentelle forsøg. Forventede resultater Jeg forventer at kunne bekræfte min hypotese om reduktionen af jern(III)oxid ved et forholdsvist simpelt forsøg. Jeg regner desuden med at kunne indsamle data omkring den energi, der er involveret i reaktionen. Er det en exoterm eller endoterm reaktion? Dette vil kunne have indflydelse på hvilke foranstaltninger man bør foretage før, under og efter forsøgene. Med dette taget i betragtning vil det også have indflydelse på masseproduktionen, om hvorvidt det kræver opvarmning eller afkøling. Desuden forventer jeg også at kunne indsamle data, der viser, hvor ligevægtskonstanten ligger i reaktionen. 10 Fagenes metode - Fysik og Kemi (Internet) Side 3 af 9 Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Tidligere forskning på området Der har tidligere været forsket i overfladen på Mars for at bekræfte tilstedeværelsen af artiklen ” . Ifølge at the Phoenix Landing Site” bekræftes tilstedeværelsen af vand, som overskriften antyder. Artiklen beskriver NASAs første mission til Mars omkring undersøgelsen af Mars’ overflade. Phoenix var designet til at undersøge atmosfæren samt overfladen, og man mener, at har været med til at modificere den jernholdige undergrund til .11, 12 En anden metode til at udvinde både ilt og vand på Mars er blevet offentliggjort på en konference hos NASA af Don Sadoway (MIT i Boston) og Ken Debelak (Vanderbilt University i Tenessee). De hævder; ved at lave elektrolyse på 8 kilogram af overfladematerialet, kan man udvinde de 3 kilogram , som det gennemsnitlige menneske behøver for at overleve. Don Shadoway har designet en elektrokemisk celle, der ved at sende en elektrisk strøm på 450A igennem materialet, smelter materialet og frigiver Energikilden, der benyttes til cellen, er en mindre atomreaktor.13 Forskningen inden for terraformning af Mars er blevet intensiveret inden for de seneste par år, da det er gået op for os, at de klimatiske ændringer på globalt plan er en realitet. Der er flere metoder, hvorpå man ville kunne ændre de atmosfæriske egenskaber på Mars. Den mest logiske, og alt taget i betragtning letteste metode, vil være at opvarme klimaet på Mars, så den , der menes at ligge i 14 undergrunden , bliver frigivet og derved bidrager yderligere til opvarmningen. Derved vil minimumskravene for de primitiveste organismer være opfyldt, og udvindelsen af ilt kan begynde. Dog er det en meget langsom og krævende proces. En anden og mere løssluppen ide er at manipulere med asteroiders bane og rette deres kurs mod Mars. Dette vil dog kræve mere end 1 million sammenstød med asteroider af 1 km i diameter, hvis der skal skabes en mærkbar opvarmning af atmosfæren 15. 11 Smith, P. H. - 2009 Ed., Neil Schlager - 2006 13 How to make water and oxygen on Mars. - 15.10.2012 14 McKay, Christopher P. - 1991 15 McKay, Christopher P. - 1991 12 (Artikel) (Artikel) (Internet) (Artikel) (Artikel) Side 4 af 9 Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Eksperimentel/teoretisk udredelse Inden selve forsøgets opstart, har jeg sat følgende forudsætninger, for at kunne garantere en bæredygtig udvindelse af ilt: Tilstrækkelige mængder af - så reaktionen kan opstartes og en cirkulær proces vil kunne finde sted uden at forbruge stoffet At følgende reaktion vil kunne finde sted spontant: At produktet At krystallerne på Mars’ overfalde har en forholdsvis sammenlignelighed med krystallerne ikke bliver metastabilt, og udligner reaktionen. på jorden. At produktet At ligevægtskonstanten ligger langt mod højre. udvindes i gasfase og ikke i væskefase. Inden den eksperimentelle del af forsøget vil det være muligt, at gøre visse overvejelser og dermed få en bedre indsigt i, hvorledes reaktionen kunne optræde. Oxidationen fra til er en yderst exoterm reaktion16. Det kan have en positiv indflydelse, da reaktionshastigheden til dels afhænger af temperaturen. Dog skal det siges, at en meget kraftig exoterm reaktion, vil kunne frembringe en kraftig gas ekspansion, da vand fra flydende- til gasform udvider sig med op til 1500 gange sit tidligere volumen.17 Sikkerhedsforanstaltninger Jeg tager udgangspunkt i, at reaktionen er blevet bekræftet til at være endoterm (vist i bilag nr. 1). Derfor vil jeg ikke være nødsaget til at foretage flere overvejelser omkring sikkerheden med hensyn til varmeudviklingen. Da indgår i reaktionen, vil jeg først og fremmest være nødsaget til at kunne stille de rigtige brintbetingelser for at kunne foretage en forsvarlig eksperimentel handling. Ved den mindste gnist, hvilket jern er en god katalysator for, kan der opstå en eksplosion. Endvidere skal jeg kunne afværge eventuelle uventede gas-ekspansioner ved mulig brug af for eksempel sikkerhedsventiler. Derudover skal jeg overveje, under hvilke betingelser reaktionen skal kunne forløbe, idet disse betingelser skal kunne duplikeres på Mars. 16 17 Se bilag nr. 6 med henblik på Morten Bo Madsen Vand, Varme og Energi. - 15.10.2012 (Internet) Side 5 af 9 Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Yderligere overvejelser Grundet krystalsammensætningen af på jorden er anderledes end krystalsammensætningen på Mars, må jeg tage i betragtning, at det muligvis kan have uforudsete konsekvenser. Ydermere er reaktionen en gas-faststof-reaktion, derfor kan en eventuel katalysator være løsningen, hvis reaktionen viser sig ikke at være mulig igennem hele krystallet. En anden løsning kunne være at tilføre fra bunden og lade det arbejde sig op gennem krystallet, da brint er lettere end den atmosfæriske luft. Dog er der endnu ikke taget stilling til, hvorvidt reaktionen skal ske i vakuum, og hvilke konsekvenser det kan have. Overvejelserne om reaktionen skal forløbe i vakuum, skyldes at produktet specielt i form af meget små krystaller, vil være metastabilt i den almindelige atmosfære. Dog er metastabiliteten af produktet usikker i atmosfæren på Mars, da indholdet af er væsentligt mindre end på jorden.18 Forsøgets udførelse Først og fremmest skal reaktionen bevises. Måden, jeg beviser reaktionen på, er ved brug af teoretiske udredelser, grundet midlertidig eksperimentel hindring. De teoretiske udredelser jeg beskæftiger mig med er følgende: Hvorvidt reaktionen er exoterm eller endoterm, beregning af ligevægtskonstant og beregning af Gibbs værdi, samt mindre forsøg, der beviser teorien omkring Gibbs energien. Beregning af energispring Beregning af for reaktionen I mine beregninger (se bilag nr. 1) bekræftes det, at reaktionen er en endoterm reaktion. Beregning af ligevægtskonstant Beregning af ligevægtskonstant ved brug af Van’t Hoff ligningen:19 Ifølge mine beregninger (se bilag nr. 2) ligger ligevægtskonstanten meget mod højre. 18 19 McKay, Christopher P. - 1991 Mygin, Helge. - 1990 (Artikel) (Litteratur) Side 6 af 9 Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Beregning af Gibbs – energi med underbyggende forsøg Beregning af for reaktionen Ifølge mine beregninger (se bilag nr. 3) vil reaktionen ikke kunne forløbe spontant da Ved et mindre forsøg (se forsøgsopstilling i bilag nr. 4) bekræfter jeg mine teoretiske udredelser omkring Gibbs-energien ved at have i direkte kontakt med Forsøget viste som forventet ingen reaktion mellem de to reaktanter. Deraf kan jeg konkludere, at der kræves en aktiveringsenergi. Det har endnu ikke været muligt for mig at finde et laboratorium, som vil kunne undersøge aktiveringsenergien. Fremgangsmetode Fase I. Trin 1. Pre eksperimentelt. Indsamling af oplysninger. Trin 2. Teoretisk udredelse af hypotese, herunder opstilling af forsøg. Trin 3. Vurdering af omkostninger, samt vurdering af materiale forbrug til muligt eksperimentelt forsøg. Fase II. Trin 1. Eksperimentelt Bevis af hypotese. Trin 2. Hvis reaktionen ikke kan forløbe spontant, vurder hvilke ændringer der kan foretages. Trin 3. Redegørelse af ligevægtskonstant, samt aktivering af energi. Trin 4. Masseproduktion, automatisering af reaktion. Fase III. Trin 1. Post eksperimentelt. Optimering af masseproduktionen Trin 2. Offentliggørelse af resultater Trin 3. Eventuelle konferencer om resultaterne. Side 7 af 9 Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Videre forskning I fremtiden vil reaktionen skulle bevises eksperimentelt, og der skal udvikles et system, der kan automatisere reaktionen samt masseproducere. Der vil også skulle laves beregninger, der viser sandsynligheden, for om reaktionen kan finde sted i de forskelle, der er ved Mars’ og Jordens tryk og temperaturgennemsnit. Desuden skal der laves eksperimentel masseberegning, der viser vægten af det faste stof, både før og efter, at det har været i kontakt med brint. Eftersom mine beregninger viser, at reaktionen ikke vil kunne forløbe spontant ved , skal der desuden laves et eksperiment, der foregår i en ovn, som er godkendt til at arbejde ved høje temperaturer og højt tryk, for at finde den grænse, hvorved reaktionen kan forløbe. Der vil endvidere også skulle laves visse beregninger, der viser, hvor meget der er påkrævet for at kunne udvinde tre kilogram som er det gennemsnitlige behov for menneske.20 Tidsramme Projektet er delt op i 3 faser (se side 7). Samlet anslås projektet at have en varighed på 2-3 måneder. Det viste sig hurtigt, at de sidste to faser ikke kunne realiseres, da tilgang til et laboratorium med udstyr til udførelse af forsøgene ikke kunne skaffes selv efter intens søgen (se bilag 6). På det grundlag er projektet blevet revurderet til at have en varighed på blot 3-4 uger. Dog ville den anden del af projektet have en forholdsvis kort varighed, da forsøget i sig selv ikke har en lang udførelsestid. Problemet, som er inkluderet i forsøget, er at skaffe adgang til et laboratorium. 20 How to make water and oxygen on Mars. - 15.10.12 kl: 12:37 (Internet) Side 8 af 9 Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Budget for videre forskning Ud fra e-mail korrespondance med Frants Roager Lauritsen (institutleder på SDU for fysik, kemi og farmaci)21 bekræftes det, at omkostningerne ved forsøget er ganske begrænsede. Forudsat at laboratoriet har en ovn, der er godkendt til at arbejde ved høje temperaturer og med eksplosive gasser. - Materialer, herunder kemikalier Benyttelse af udstyr Transport til forsøg Deltagelse til konferencer Uforudsete udgifter 2.000 kr. 2.000 kr. 1.000 kr. 8.000 kr. 4.000 kr. I alt: 17.000 kr. Konklusion Igennem de teoretiske udredelser jeg har beskæftiget mig med, finder jeg frem til, at reaktionen er plausibel. Dog vil reaktionen ikke kunne forløbe spontant, ifølge den udregnede -værdi. Meget af det teoretiske arbejde er udredt, dog mangler den eksperimentelle begrundelse for at kunne bekræfte, hvorledes reaktionen kan finde sted. Den eksperimentelle del er en nødvendighed, da teori og praksis som oftest skal tilrettes hinanden efter intens, men forgæves søgen efter et veludstyret laboratorium, der kunne være behjælpelig med at efterprøve hypotesen, har den eksperimentelle del ikke kunnet lade sig gøre. Ved e-mail korrespondance med flere af landets institutter, har jeg fået bekræftet, at reaktionen i teorien er plausibel. En mulig eksperimentel efterprøvelse på SDU i Odense vil måske kunne finde sted i nær fremtid, da universitet undergår ombygning af deres laboratorium.22 Jeg har fået bevist ifølge teorien, at min reaktion har en ligevægtskonstant, der ligger stærkt mod højre. Jeg kan derfor forvente, at reaktionen kan have en tendens til at forløbe uden større besværligheder, og at udvindingen af tilstrækkelige mængder 21 22 er en mulighed. Se bilag nr. 6 med henblik på Frants Roager Lauritsen Se bilag nr. 6 med henblik på Frants Roager Lauritsen Side 9 af 9 Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Kontaktpersoner Ebbe Norskov Bak - Forskerkontakt - Ph.d. studerende på AU Kai Finster - ansat ved instituttet for Bioscience på AU Peter Christian Kjærgaard Vesborg, Adjunkt - ansat ved instituttet for fysik ved DTU Niels Michael Petersen- Chefkonsulent på DTU Energikonvertering og -lagring Frants Roager Lauritsen, Professor, Cand. Scient., Ph.D., Dr. Scient. Institutleder - Institutleder på SDU for Fysik, Kemi og Farmaci Morten Bo Madsen - Lektor på Niels Bohr instituttet for Astrofysik og Planetforskning Ulrik Nørum - Gymnasielære på Nyborg Gymnasium med biologi og kemi Anne Sønderup - Gymnasielære på Nyborg Gymnasium med matematik og kemi Dennis Carsten Hansen - Gymnasielære på Nyborg Gymnasium med biologi og kemi Side I af X Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Litteraturliste Artikler: Mckay, Christopher P. m.fl.: Making Mars habitable. Fra Nature nr. 352, 8.8.1991. Smith, P.H. m.fl.: H2O at the Phoenix Landing Site. Fra Science nr. 325, 3.7.2009. Stub, Helle og Henrik Stub: Vi høster energi på månen. Fra Illustreret Videnskab nr. 3, 7.2.2008 – 27.2.2008, s. 24-29. Ed., Neil Schlager m.fl.: Iron(III)oxid. Fra Gale Science In Context nr. 2, 2006, s. 371-375. Internetadresse: http://ic.galegroup.com.bib479.bibbaser.dk/ic/scic/ReferenceDetailsPage/ReferenceDetails Window?failOverType=&query=&prodID=SCIC&windowstate=normal&contentModules= &mode=view&displayGroupName=Reference&limiter=&currPage=&disableHighLighting =false&source=&sortBy=&displayGroup=&action=e&catId=&activityType=&scanId=&do cumentId=GALE%7ccx3441700099 Besøgt d. 30.09.2012. Litteratur: Kristiansen, Kim Rongsted og Gunnar Cederberg: Aurum Kemi for gymnasiet 2. 1. udg. Forlaget: Malling Beck, 2007. Mygin, Helge: Kemi 1. 1.udg. Forlaget: P. Haase & Søns Forlag AS 1990. Strandgaard Andersen, Erik m.fl.: DATABOG Fysik og Kemi. Side 61-77. 9. udg. Forlaget: F & K, 1980(første udgave). Side II af X Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Internet: Fagenes metode – Fysik og Kemi. Udgivet af Skive Gymnasium, (PDF-fil) Internetadresse: http://www.skivegym.dk/Files/Billeder/Fag/Faellesfag/Almen%20studieforberedelse/Videns kabsteori/Fagenes_metode_fy_og_kemi.pdf Besøgt d.19.09.2012. Vor tids største udfordring. Udgivet af www.Politikken.dk, Cortzen, Jan Internetadresse: http://politiken.dk/debat/kroniker/ECE541307/vor-tids-stoerste-udfordring/ Besøgt d. 19.09.2012 How to make water and oxygen on Mars. Udgivet af http://www.thenakedscientists.com internetadresse: http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/news-archive/news/898/ besøgt d.15.10.2012 Vand, Varm og Energi. Udgivet af www.experimentarium.dk. Internetadresse: http://www.experimentarium.dk/fileadmin/user_upload/undervisning_pics/undervisningsforl oeb_pics/xciters/xciters_pdf/Vandvarme_energi_www.pdf Besøgt d.15.10.2012. Jordens befolkningstal er lige nu. Udgivet af www.galapagos.dk. Internetadresse: http://www.galapagos.dk/geo_world_pop.asp Besøgt d.19.09.2012. Første beboelige planet opdaget. Udgivet af www.natgeo.dk, (Artikel) Internetadresse: http://natgeo.dk/videnskab/rummet/foerste-beboelige-planet-opdaget Besøgt d. 19.09.2012. Mars flød måske med vand. Udgivet af www.natgeo.dk, (Artikel) Internetadresse: http://natgeo.dk/videnskab/rummet/mars-floed-maaske-med-vand Besøgt d. 19.09.2012. Development of a luminescence planetary surface dating instrument. Udgivet af www.COPERNICUS.org, internetadresse: http://adsabs.harvard.edu/abs/2012EGUGA..1410326J besøgt d.15.10.2012 Mars Science Laboratory. Udgivet af www.nasa.gov Internetadresse: http://www.nasa.gov/mission_pages/msl/index.html Besøgt d.10.12.2012 Billede til forsiden. Udgivet af www.nasa.gov Internetadresse:http://www.nasa.gov/centers/ames/images/content/135861main_marsconcep t-4.jpg Besøgt d.15.10.2012 Redigeret af Simon Arnhild Larsen Side III af X Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Bilag nr. 1 Beregning af hvorvidt reaktionen er exo- eller endoterm Beregning af for reaktionen Ved opslag i bogen DATABOG fysik og kemi finder vi enthalpi-værdierne23 ( (( ) ( ) ( ) ( ( )) ( ) ( )) ) Overstående udregninger bekræfter, at det er en endoterm reaktion. 23 Strandgaard Andersen, Erik. - 1980 (Litteratur) Side IV af X Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Bilag nr. 2 Beregning af ligevægtskonstantens placering. Jeg benytter Van’t Hoff ligningen til beregning af ligevægtskonstantens placering. Gaskonstanten R’s værdi findes i DATABOG fysik kemi24 Beregnet i bilag nr. 1. Jeg bestemmer den absolutte temperatur til at være: findes i DATABOG fysik kemi25 ( ( 24 25 ) ( Strandgaard Andersen, Erik. - 1980 Strandgaard Andersen, Erik. - 1980 ( ) )) ( ( ( ) ( )) ) (Litteratur) (Litteratur) Side V af X Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars Nu indsættes de kendte værdier, hvor Ved samt 28. oktober 2012 er variable. bliver ligevægtskonstanten Ligningen løses for K vha. CAS-værktøjet WordMat. Ifølge mine beregninger vil udbyttet af produkter være meget højt. Side VI af X Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Bilag nr. 3 Beregning af Gibbs - energi Jeg finder 26 værdierne i DATABOG fysik kemi som er bestem ved ( (( ) ) ( ( ( ) )) ( ( ) ( )) ) Dette betyder, at min reaktion er endergon og ikke vil forløbe spontant eftersom 26 Strandgaard Andersen, Erik. - 1980 (Litteratur) Side VII af X Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Bilag nr. 4 Forsøgsopstilling for reducering af Reaktionen mellem magnesium og salpetersyre danner brint. Da brint er lettere end luft, vil denne forsøgsopstilling danner en kontakt mellem jern(III)oxid og brint. Side VIII af X Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Bilag nr. 5 Cyklussen for udvindingen af ilt på Mars. 3. Vand som produkt bliver genbrugt. 1. Elektrolyse af vand 2. Reduktion af Jern(III)oxid bliver lagret. bliver brugt som reaktant Side IX af X Simon Arnhild Larsen Nyborg Gymnasium Optimering af iltudvindelse på Mars 28. oktober 2012 Bilag nr. 6 - Citat fra e-mail med Ebbe Norskov Bak (29. aug. 12) ”Hej Simon, Jeg har desværre ikke mulighed for at lave sådanne målinger. Jeg har snakket med Svend Knak Jensen fra kemisk institut, og han siger, at det ikke ligefrem er trivielt at lave sådanne målinger, og at det heller ikke er noget, han kan hjælpe med.” - Citat fra e-mail med Niels Micheal Petersen (12. sep. 12) ”Hej Simon Undskyld det tog så lang tid at svare dig - vi har desvære ikke et UV spektrometer på instituttet” - Citater fra e-mail med Frants Roager Lauritsen henholdsvis (27. aug. 12) & (23. sep. 12) ”Desværre er en del af vores veludstyrede laboratorier lukket ned dette efterår, som følge af ombygning.” ”Hej Simon, Omkostningerne ved at udføre forsøget er såmænd meget begrænsede forudsat man har en ovn, som er godkendt til at arbejde ved høj temperatur og med eksplosive gasser. Desværre så er der ingen ved FKF som har en sådan ovn.” - Citat fra e-mail med Morten Bo Madsen (13. sep. 12) & (13. sep. 12) ”Jeg har heller ikke hverken et UV-spektrometer eller et massespektrometer til rådighed. Selv er jeg ikke i tvivl om at reaktionen som du beskriver den vil kunne finde sted i praksis.” ”Når man arbejder med brint og oxidationsmidler skal du vide at den reaktion, hvorved vand dannes er yderst exoterm” - Citat fra e-mail med Mette Rousøe (18. sep. 12) ”Kære Simon. Tak for din mail. Jeg kan desværre ikke være meget til hjælp - jeg kan ind imellem hjælpe med at få hul igennem til en forsker, men kan ellers ikke tilbyde rådgivning i tilfælde som dit.” - Citat fra e-mail med Ulrik Nørum (22. sep. 12) ”Hej Simon, Beklager den sene tilbagemelding. Jeg har talt med et par uni-folk på SDU, som jeg kender fra min tid dér, men det lader til, at de siger det samme som Frants Roager Lauritsen i din besked: Laboratorierne er lukket ned, og det er en potentielt farlig reaktion... Jeg har endvidere set på SDU's hjemmeside, at de også nævner laboratorieombygningen som årsag til, at de ikke tager så mange SRP-opgaver ind, som de plejer..” Side X af X
© Copyright 2024