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Titolo: stima tempo medio di percorrenza molecola IDROGENO in atmosfera

Provo a sottoporre un problema di cui non mi servirebbe 
affatto una soluzione esatta, anzi, un'approssimazione del 
15-20% del valore stimato andrebbe egregiamente (tanto ci 
sono altre incognite).
 
Assumendo un'atmosfera ferma (senza moti né tangenziali né 
verticali, né un mix), ma senza trascurare del tutto la 
variazione di DENSITÀ e PRESSIONE (però si può benissimo 
assumere il modello di legge vs altitudine più semplice e 
ragionevole, che era stato pure postato molto tempo fa qui)
quanto tempo potrebbe impiegare più o meno una molecola di 
IDROGENO (nettamente più leggero della media e quindi tale 
da risentire una tendenza netta di deriva verso l'alto, al 
netto dei moti browniani)
per percorrere il tratto di atmosfera che va dal livello de 
mare (ossigeno 21 %) ad una quota (che non so) in cui 
l'ossigeno sia, poniamo, ridotto al 5 % ?
Oppure formulato diversamente, per percorrere uno strato di 
atmosfera di, poniamo, 15 km o 20 km ?
 
(chiaramente non so se le due soglie, quella di riduzione di 
O2 al 5 % oppure quella altimetrica massima, siano simili 
tra loro).
 
Volevo in seguito (a patto di trovare qualche dato cinetico, 
cosa non agevole perché è possibile che trovi dati relativi 
a condizioni sperimentali per niente simili, tipo a motori o 
fiamme, mentre a me interesserebbe una catalisi 
ultravioletta e in forma di gas anche rarefatti : l'idrogeno 
sarebbe estremamente rarefatto, in presenza di un 
larghissimo eccesso di ossigeno, condizioni abissalmente 
lontane ad una fiamma carburata).
 
 
Lo scopo di tutto ciò sarebbe (è un po' ridicolo lo so) 
stimare se un passaggio estensivo o totale ad una "hydrogen" 
economy, basata su idrogeno green (elettrolitico) o 
turquoise (idrogeno prodotto da steam reforming del gas 
naturale con contestuale ricattura della CO2 e stoccaggio 
nei giacimenti di gas esausti), ebbene se con le conseguenti 
costanti piccole perdite di idrogeno, andremmo a intaccare 
la scorta, pur smisurata, di questo elemento.
 
So che l'Elio è costantemente depauperato a tassi 
vertiginosi dall'uso umano, ma l'elio : 1) è RARO 
notevolmente e 2) non reagisce con nulla.
 
Invece ho il sospetto che l'idrogeno, pur con una spinta 
gravitazionale superiore, potrebbe non riuscire a scappare 
affatto facilmente per reazioni fotocatalitiche con 
l'ossigeno, che, alla fine della fiera, lo convertirebbero 
in acqua, e siccome l'acqua è già un gas atmosferico raro ma 
non troppo, la "auto-cattura" per condensazione di molecole 
"neoprodotte" mi sembra verosimile.
 
Però mi manca il dato di percorrenza, ossia : quanto diamine 
ci impiegherebbe una molecola fuggitiva di H2 per superare 
la zona "pericolosa" in cui le reazioni con O2 sarebbero 
ancora probabili ?
 
Dopo provo a buttare giù qualche schemino minimale e vedere 
se trovo delle costanti cinetiche e anche dati di "resa 
quantica" (cioè con che efficienza O2 assorbe gli UV).
 
P.S. trappola ancora più efficace, e tantissimo, dovrebbero 
essere gli strati ricchi di OZONO, che probabilmente 
reagisce con H2 senza quasi nessuna catalisi necessaria, ma 
in che modo non so ancora.
 
Tnx
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)

 
 
Così, a naso, pensando a cose che ho studiato sull'origine e struttura 
dell'atmosfera direi che con un'approssimazione di vari ordini di 
grandezza inferiore a quella che citi, il problema che temi non si pone 
proprio.
 
Primo.  La distribuzione delle velocità delle molecole dei gas 
atmosferici inizia a diventare confrontabile con la cosiddetta velocità 
di fuga dal campo gravitazionale terrestre sopra i 500 km di altezza 
dove la temperatura associata all'energia cinetica dei gas è dell'ordine 
di 600K.  Discorso molto approssimato perché uno dovrebbe tener meglio 
conto delle code della gaussiana ma... pazienza!
 
Secondo. Date le densità reali dell'atmosfera, il cammino libero medio 
di una molecola sotto i 50km slm è inferiore a 10^-4 m
 
Direi che alla superficie terrestre, molecole di idrogeno (H o H2) hanno 
bassissima probabilità di allontanarsi più di qualche metro dal punto 
dove sono state rilasciate data la presenza di altre molecole ma, in 
particolare, di O2.
 
In conclusione: mi spiace non rispondere alla tua domanda con numeri 
precisi ma, sinceramente, credo che non occorra perché sulla terra siamo 
molto lontani dal minimo sospetto che il problema si ponga.
 
Aggiungo che se stessimo su un altro pianeta non potrei più essere così 
sicuro di quello che scrivo.
:-)
 
Daniele Fuà

 Daniele Fuà