7．火焰和燃烧。哈伯对火焰和燃烧问题的兴趣，与早期研究燃料技术密切相关。1905年出版的《工业 气体反应热力学》，就涉及到火焰中气体反应的研究。最初的实验是利用烃焰的均匀气相，研究水一汽平 衡。斯米特(SmitheUs)已发明火焰分离器，分析了火焰内锥的主要燃烧产物。20年前勒夏特里(Le Chate- lier)首次计算出二氧化碳的离解常数和从火焰气的组成推算出火焰温度。1865年得维里(Deville)通过一 根冷管获得一氧化碳内焰的温度。哈伯使用一种高冷却效率的新式得维里管，获取火焰锥间区的气体。
他证明，当气体混合物通过温度不低于12500C的内锥时，平衡实际上瞬间就建立起来了。哈伯根据平衡常 数和温度的关系，推导出一个改进的广泛适用的自由能方程。这样，提取火焰的任意一点的气体，进行分 析，就能得到该点的温度。采用这种化学火焰温度计，哈伯分别测定了烃焰、一氧化碳焰、氢焰和乙炔焰的 温度，并且与后来其他研究者用不同方法获得的数据非常的吻合。哈伯还研究了火焰中氮的氧化作用。 众所周知，气体爆炸过程中会生成氮的氧化物，但鲜有人注意火焰中的这个过程。哈伯发现，在一氧化碳 火焰中，在一个大气压下，固氮几乎没有发生，但在10个大气压下，氧化氮的产率大大增加。在相似的情 况下，氢焰中氧化氮的产率仅只有一氧化碳火焰的一半。哈伯研究了火焰内锥的性质。据估计，内锥壁厚 仅0．1毫米。哈伯证明它是火焰中最冷的部位，而非先前想象的最热的部位。同时，该区域的反应速率特 别快，化学发光强而且电离度较高。哈伯认为这三者之间有相可=密切的内在联系。
1906年，哈伯升任卡尔斯鲁厄技术大学教授。191 1年，受邀担任柏林近郊达荷姆新建的威廉皇帝物理 化学一电化学研究所首任所长。这个研究所于1912年正式落成。在德皇参加的落成庆典上，哈伯演示了 他发明的瓦斯笛，这种装置能够检测煤矿中危险气体甲烷的存在，既耐用且效果良好，但并未投入使用。 哈伯在达荷姆最初的工作，是完善有关合成氨的研究，尽可能精确地测定氨的平衡和相关的热力学数据， 获得了最终的自由能方程式。同时，哈伯开始关注普朗克量子论在化学中的应用，是最早认识到普朗克理 论在化学中重要意义的人。这成了他在达荷姆许多工作的基础。哈伯特别关注新物理学知识在化学中的 应用。他和好友波恩(M．Born)频繁的讨论，对他的学术思想有极大的帮助。波恩刚提出离子晶格理论： 离子的晶格能由离子间的距离和作用力决定，固体反应的反应热则等于其组分晶格能的代数和。波恩认 为晶格能为气态原子去掉一个电子生成气态离子的能量和离子形成晶体的能量之和。哈伯清楚地说明了 这种能量关系，因而被称为波恩一哈伯循环，即晶格能u为生成热Q、离解能D、升华热s、阴离子电离能I 和阳离子电离能E的代数和。哈伯还大胆地将波恩的理论用于HCl气体，得到H++C1一=HCl的反应热， 比循环过程计算值小得多。为了解释这种偏差，1919年，他提出离子变形的观点，这一思想后来在法杨斯 (K．Fajans)那里结出了丰硕的成果。
三、在一战中
1914年，第一次世界大战爆发，研究工作突然陷于停顿，哈伯和他的实验室转入为战争服务。军方最 初指定的课题是军需物资的供应。这个至关重要的因素，在战前根本没有料到。显然，军队在战时需要的 物资和平时一样，都应该由工业提供。实际上，德国在****物资的准备上很不充分，甚至连短期战争都难 以维持。哈伯最先认识到化学工业在战争中的重要作用。哈伯负责****原料部门。他认识到固氮是最紧 要的问题，并给予特别的重视。那时德国硝酸的唯一来源是依靠进口智利硝石。这种原料的库存量极低， 仅能维持几个月战争的消耗，急需工业能克服这个难题。唯一的办法就是将氨转化成硝酸。哈伯是积极 的推动者和倡导者。奥斯特瓦耳德(Ostwald)催化氧化法制硝酸的小型工厂，虽已成功运转多年，但产量微 不足道。BASF公司迅速研制出一种新的氧化法，解救了困局。氰氨工业的发展，使氨的供应迅速增加。 在头两年，氰氨法制得的氨，基本能满足战争的需要。1914年，哈伯一波施法合成氨的产量并不高，但一直 稳定增长，到战争后期，产量超过氰氨法，满足了日益增长的战争需要，到战争结束时，年产量达20万吨的 惊人数字。如果没有哈伯的合成氨，德国不可能将战争支撑这么长的时间。在某种意义上，是哈伯使德国 免于早败。
在战争初期，哈伯忙于组织军需物资的供应。他接受军方的第一个实验课题，是寻找甲苯的替代品。 哈伯很快解决了这个问题。他证明，二甲苯和溶剂石脑油可以用来代替甲苯作为苯系发动机燃料的防冻 剂。1914年9月的马恩河战役和完全没有料到的阵地战，击碎了德军速决战的计划。德军发现自己面临 两个急迫的问题：一是军火的需求量远超出预料，二是需要设法将协约国军队驱出战壕，以便重新开战。 他们原以为，军力上的优势，能够使他们速战速胜。德国人没有料想到阵地战，对使用化学武器也没有准 备。军方向能斯特请教，是否能用刺激性毒气驱敌出战壕。能斯特与军方合作，进行最初的实验研究。
1914年底，哈伯参与这项工作。最初的设想，是在普通子弹或炮弹中装入刺激性物质。1914年秋，这种方 法正式使用，第一次用的是能斯特建议的联茴香胺氯磺，随后是催泪剂∞一甲苄基溴。但实战效果不佳， 因为到达敌人阵地时毒气浓度太低。因此，需要研制更有效的、新的刺激性毒气。1914年12月的一天，哈(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）
