Kristian Birkeland, là người đầu tiên mô tả cách thức các hạt mang điện có nguồn gốc từ Mặt Trời tương tác với từ trường của Trái Đất để tạo ra hiện tượng cực quang. Ông có thể cải tiến thiết kế súng điện từ để sản xuất nitric acid làm phân bón nhân tạo. Phương pháp này còn được gọi là phương pháp Birkeland. Phương pháp này tạo ra một dòng quang điện làm tăng nhiệt độ khí lên 3000°C, sử dụng để điều chế nitric acid bằng cách biến đổi N2 khí quyển qua các công đoạn sau:
N2(g) + O2(g) <=> 2NO(g) (1)
2NO(g) + O2(g) <=> 2NO2(g) (2)
3NO2(g) + H2O(l) <=> 2HNO3(g) + NO(g) (3)
+ Hằng số cân bằng Kc của phản ứng (2) là 1,65.10^5. Thí nghiệm sau được tiến hành để nghiên cứu các đặc trưng của phản ứng này. Nạp khí NO2 và NO vào bình phản ứng với dung tích 0,1 m³ chứa một lượng chưa xác định oxygen. Nồng độ khí NO2 ban đầu là x M và nồng độ khí NO ban đầu là (x + 0,0024) M. Ở cân bằng, nồng độ tổng của tất cả các khí trong bình phản ứng là 0,2246 M và có chứa chính xác 2 mol O2. Tính số phân tử oxygen trong bình phản ứng trước khi bắt đầu thí nghiệm.
+ Ở nhiệt độ nào, hiệu suất tạo ra NO cao hơn: 25°C hay 3000°C? Giải thích.
Dữ kiện nhiệt động học (25°C, 1 bar):
O2 (g) delta S = 205,03 JK/mol
NO (g) delta S = 210,65 JK/mol ; delta H = 90,25 kJ/mol
N2 (g) delta S = 191,61 JK/mol