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初识可燃冰系列--3. 形成条件 精选

已有 5660 次阅读 2022-6-8 09:37 |个人分类:可燃冰科普|系统分类:科普集锦

                                                            作者:陈强

    调查发现,自然界中可燃冰基本分布在高纬度的冰川冻土区或水深超过300米的陆架边缘海海底,这些地方具有一些共同的环境特点,即压力相对较高、温度相对较低。这是因为只有在合适的温度、压力条件下,天然气分子才能和水分子形成稳定的笼形结构晶体。所以,研究者把一些列能够满足可燃冰-水-气体三相平衡共存的温度、压力点绘成曲线,就是可燃冰的相平衡曲线。

    相平衡曲线的测量方法很多,比较公认的判别标准是在密闭体系内,首先人工合成可燃冰,然后缓慢逐步改变温度或压力中的一个,直到可燃冰晶体部分发生分解,而剩余部分能够经历4~6小时依然稳定,这个温度-压力点就被看做是相平衡曲线上的一个点。

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    一般来说,不同成分的气体会形成不同晶体类型的水合物,它们各自对应的相平衡条件差别也是很大的。了解这一点对于制定可燃冰开采方案(以后我们会详细介绍)、预防气体运输管道因可燃冰结晶堵塞等问题尤为重要。

     此外,这里多说一句,上次我们介绍过即使相同种类的气体在相同相平衡条件下合成的可燃冰,他们的水合指数也是不同的,就是说总有不同比例的空笼子没有填充气体分子,而且水和气体各自的化学性质没有发生变化,只是物理形态有转变。根据这个现象,我们要明确一个概念,就是可燃冰的形成和分解不是化学反应,可燃冰并不是新的物质产生,而只是两种物质的组合。有点儿类似于我们在海边用海水拌着砂子垒成一堵墙,这是个物理过程一样。

      今天我们了解了可燃冰形成的外部条件(气体和水充足、温度压力合适),下次我们再接着讲讲可燃冰生成过程的一些小知识吧。



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