|
|
|
ЕЛЕКТРОТЕХНОЛОГІЯ Електронний посібник |
|
||||||
|
2.1. Загальні відомості про електротехнологію
і перспективи розвитку 2.1.1. Електрофізичні фактори в природі, їх
вплив на довкілля 2.1.2. Електрофізичні та електрохімічні явища й
процеси в біологічних об’єктах 2.1.3. Електротехнологія, визначення й
перспективи розвитку 2.1.1. Електрофізичні фактори
в природі, їх вплив на довкілля
Можливість біологічної дії витікає з
того, що в комплекс факторів, під впливом яких зароджувалось і формувалось
життя на Землі, входить і власне електричне поле Землі. Як результат тривалої еволюції живі організми набули сприйнятливість до електричного
впливу зовнішнього середовища. Це проявляється в тому, що будь-яка жива клітина
має власний електричний потенціал, що змінюється залежно від зовнішнього впливу. Деякі планети Сонячної системи мають власне магнітне поле, в інших воно досить незначно
або повністю відсутнє.
Земля належить до планет із
сильним магнітним полем,
що є прекрасним захистом від космічного випромінювання. Саме завдяки йому на Землю не потрапляє така кількість космічних часток як на інші планети скажімо на Меркурій. Не так відчувається на Землі і вплив сонячного вітру – потоку заряджених частинок, як на інших планетах, позбавлених
магнітного поля.
Рис. 2.1.1. Магнітне
поле Землі Походження магнітного поля було і все ще залишається загадковим. Відомо тільки, що магнітне поле виникає там, де протікає електричний струм. А оскільки є докази про існування металевого ядра Землі, можна і магнітне поле пов'язати з процесами, що відбуваються в цьому ядрі. Зв'язок
між магнітним полем і геологічними процесами, так
само, як і впливу магнітного
поля на живі організми,
до цих пір ще достатньо не вивчені.
Рис. 2.1.2. Вплив магнітного поля 2.1.2.
Електрофізичні та електрохімічні явища й процеси в біологічних об’єктах Електронно-іонна технологія охоплює технологічні й біологічні процеси, в яких електричну енергію у вигляді електричного струму, електромагнітних полів й інших
форм електрики використовують
для безпосереднього впливу
на предмети праці без попереднього перетворення її в
інші види. Різні види впливу електрофізичних факторів на живі організми, рослини й матеріали з відповідними дозами й режимами для направленого
стимулювання або пригнічення,
життєдіяльності мікроорганізмів
і клітин, а також вдосконалення
технології сільськогосподарського
виробництва ще знаходяться в стадії розробок і досліджень. Нині з впевненістю можна сказати, що застосування електротехнології
в сільському господарстві
є перспективним. Електричний струм на об'єкт обробки може спричиняти такі дії: теплову,
фізико-хімічну, біологічну. Технологічне застосування фізико-хімічної
дії струму базується в
основному на таких процесах і методах, які вивчаються фізичною хімією: Ø
електролізі; Ø
електрокоагуляції; Ø
електроосмосі; Ø
електродіалізі. Електроліз – це сукупність окислювально-відновлювальних процесів,
які відбуваються на електродах,
занурених в електроліт, під час проходження постійного електричного струму.
Основні галузі застосування електролізу – отримання різних речовин і нанесення покриття.
Рис. 2.1.3. Електроліз Електроліз полягає в електрохімічних
процесах окиснення та відновлення на електродах. Під час електролізу
позитивно заряджені іони
(катіони) рухаються до катода, на якому електрохімічно
відновлюються. Негативно заряджені
іони (аніони) рухаються до анода, де електрохімічно окислюються. Хімічні зміни, які спричинені
пропусканням електричного
струму через розплавлену іонну
сполуку або через розчин,
який містить іони. Їх зумовлює сукупність хімічних реакцій, що протікають під дією електричного
струму на електродах, занурених
в електроліт, при цьому
на катоді відбувається відновлення, а на аноді окиснення іонів електроліту. Як результат електролізу на електродах виділяються речовини в кількостях, пропорційних кількості пропущеного струму. Електроліз застосовується для одержання
багатьох речовин (металів, водню, хлору та ін.), при гальваностегії (нанесенні металічних покриттів), гальванопластиці (відтворенні форми предметів), а також у хімічному
аналізі (полярографія). Електрокоагуляція – метод очищення водяної
суміші від найдрібніших частинок домішок шляхом введення коагулянтів (хімічних речовин, що забезпечують перехід
частинок в осад).
Рис.2.1.4. Електрокоагулятор Т-0,3 Електроосмос – це рух
рідини через капіляр або пористу діафрагму під час накладання зовнішнього
електричного поля. Електроосмос використовують для видалення
надлишкової вологи з ґрунтів під час прокладання транспортних магістралей і
гідротехнічного будівництва, для сушки торфу, просушки стін від капілярного
проникнення ґрунтових вод, а також для очищення води, технічних рідин та ін.
Рис.2.1.5. Електроосмос "DryMaTec" 2.1.3. Електротехнологія, визначення
й перспективи розвитку Електротехнології засновані на інформаційно-енергетичній
дії електрофізичних факторів на біологічні об’єкти. Це означає,
що біологічна дія і роль електромагнітних полів у зміні фізіологічного стану біологічного об’єкта слід розглядати не тільки з позиції енергетичних ефектів, але й з
точки зору інформаційної взаємодії. Під інформаційною слід розуміти таку взаємодію електромагнітних полів з живою системою, за якої
факторами, визначаючими відповідну
реакцію, є не енергетичні
характеристики діючого поля, а його
просторово часова
структура. При цьому електромагнітне
випромінювання може служити як первиний сигнал, що запускає внутрішні регуляторні механізми біосистеми, так і як безпосередній
регулято процесів, що протікає в організмі. На основі експериментальних досліджень впливу фізичних факторів електромагнітних полів на відгук біологічних об’єктів виявлені основні біотропні параметри: спектр електромагнітного
коливання (що визначається
вибраним діапазоном
частот, видом і параметрами модуляції, тривалістю дії), поляризаційно просторова
структура поля (враховуюча векторний
характер поля і виражена в його
поляризаційних характеристиках) та інтенсивність полів. Величина й поєднання
біотропних факторів у кінцевому результаті визначають характер (стимуляція
й пригнічення) і величину відгуку
біологічного об’єкта на дію екзогенного електромагнітного поля. Дуже ефективним є передпосівний
обробіток ґрунту. Після підготовки до посіву поверхневий шар ґрунту обробляється електромагнітним полем надвисокої
частоти із заданою структурою, яке несе інформацію про запуск механізмів
росту насіння бур’янів. Ґрунт обробляється за допомогою випромінювача надвисокої частоти (НВЧ) енергії, що переміщується над його поверхнею. Ця обробка виводить
насіння бур’янів із стану спокою, забезпечуючи дружнє і швидке проростання. Наступна перед посівом механічна обробка ґрунту знищує бур’яни. Обробка ґрунту електромагнітним полем надвисокої частоти призводить також до зростання мікробіологічної активності й вивільнення живильних речовин із мінеральних
й органічних резервів ґрунту. Наступна технологія за характером дії
майже не відрізняється від наведеної вище. Тільки об’єктом у цьому випадку є насіння основних культур. Така стимулююча дія, здійснювана в стаціонарних
установках НВЧ, підвищує енергію
проростання і схожість насіння, а також конкурентоздатність
рослин, біологічну масу й урожай культури. Поліпшується біологічний склад врожаю (збільшується вміст білка, крохмалю, каротину, цукру та ін.), зменшується вміст в овочах нітратів, важких металів і радіонуклідів. Для кращого
збереження плодоовочевої продукції обробка електромагнітним полем НВЧ проводиться в режимі, який сприяє пригніченню життєдіяльності (продовження
стану спокою) продукції,
не погіршуючи якість. Питання для самоперевірки 1. Вплив електрофізичних факторів
у природі. 2. Що вивчає електронно-іонна технологія? 3. Які перспективи розвитку електротехнології? 4. Які дії може спричиняти
електричний струм на об’єкт
обробки? 5. Яка фізико-хімічна суть електролізу? 6. Що таке фізико-хімічна суть електрокоагуляції? 7. Що таке фізико-хімічна суть електроосмосу? |
|||||||||
