1598005429-afd80cdf49ba7e5f6ece6b974d8fd3c4 (811213), страница 23
Текст из файла (страница 23)
18 г) на число Авогадро: ттто =18 г 8. 10»»=3 10 зз г=З 10 з«кг. Теперь приравняем наиденную энергию диссоцнапии к необходимой кинетической энергии молекулы воды, т. е. 4,8 10 "= =(шн,о!гтто): 2. отк)да вычослпм требующуюся для достижения энергии днссоциации скорость молекулы водыт зт 2 ° «,а т0 '» 1'н,о= ~/ . ' 10 ээ =~/ЗЗ 10'=5 750 м/с= =20400 км/ч. Полученная цифра показывает, что для разложения молекулы воды на составные части — водород и кислород требуется космическая скорость. Ее не могут получить молекулы воды в штормовых волнах даже при сильном урагане с ветром около 200 км/ч. Необходима скорость примерно па деа порядка выше.
Выполненный расчет имеет ориентировочный характер, по все же он убедительно свидетельствует, что еще рано говорить о разгадке тайны «красных волн>. Если такие волны действительно есть, то распад молекул воды в них происходит за счет какого-то другого физического явления. Рассмотрим один иэ возмтжных механизмов. Речь идет о казптацин. Кавитацией называется образование пустот в жидкостях. Пустоты различной формы образуются под влиянием достаточно болыпих механических напрялтений, разрыватощих жидкость на короткое время.
Затем происходит быстрое сжатие. Вот тут-то и возникают различные процессы, богатью энергией, иногда приводящие к самым неожиданным результатам. Кавитацня давно известна судовым механикам— она вызывает разрушение гребных втлнтов. На лопастях винтов сначала появляются как будто следы от оспы— сетка мелких впадин. Потом разрушение увеличивается, .появляются дырки. Если не принять вовремя неооходимых мер, гребной винт судна разрутпнтся. Примерно то же происходит с лопатками туроин, в аппаратах, направляющих потоки жидкости, в соплах. Кавитацней легко разрушатотся прочные материалы под действием ударных пмпульсов давления. вози окающих при захлоттывании навигационных пустело Начальная амплитуда импульсного давления прн кавитации в воде может превышать 10 тыс.
ат. Такуят цифру дает расчет по формуле Рэлея. Ударный процесс проте- кает в короткое время, определяемое несколькиыи микро.секундами. Не приходится удивляться, что воадействие такими импульсами приводит к раарушению самых прочных металлов. Физики различают два типа кавитации: акустическую и гидродинамическую. Акустическая кавитация наблюдается в поле ультразвуковых волн. На сегодня она лучше изучена, чем гидродинамическая. При схлопыванин кавитацнонных полостей, вызванных ультразвуком, огвобон<дается энергия, дающая необычные эффекты. Например, наблюдается свечение воды, в том числе морской. Вода светится»юд действием ультразвуковых волн.
Свечение воды прн ультразвуковой кавитацпи связано с нонизацией, вызванной электрическими зарядами, обравующимпся на стенках кавитационной полости прн разрыве оплошности. По расчетам Я. И. Френкеля, напряженность электрического поля в кавитацнонной полости достигает 600 В/см.
Этого напряжения достаточно, чтобы вызвать разряд в условиях пониженного давления, имеющегося в полости. Однако энергия, треоующаяся для появления свечения воды, очень мала. Расчет показывает, что на это требуется не более 10» энергии, потребной для диссоциации молекулы воды (что не удивительно, поскольку электролюминесцентные процессы свечения, как известно, очень экономичны). Интересно отметить, что кавитация в воде всегда сопровождается шипящим шумом, напоминающим шум кипящей воды (волны «рычат»). Но для нас гораздо больший интерес представляют данные о появлении в воде, олагодаря ультразвуковой кавитацпн, радикалов ОП и Н (диссоциация молекул воды с образованием радикалов под действием ультразвуковой кавитации наблюдалась рядом авторов '»). Реакция должна идти по уравнению: П,О -» Н+ОН вЂ” 117,8 Ккал/моль. Кислород при облучении не образуется, а образовавшиеся свободные радикалы, как было установлено, являются первопричиной окисляющего действия ультразвука.
Следует отметить, что диссоциация связи Н вЂ” ОН в молекуле воды требует меньше энергии, чем полная диссоциация молекулы на водород н кислород. По литературным данным, на днссоцпацню связи Н вЂ” ОН требуется лишь 117,8 Ккал/моль. Эта цифра составляет лишь 86 % те Сыл Бергман А. Ультразвук. Мл Изд-ло Иностр. ллт., 1957, с.
521. Нб от полной энергии диссоциации молекулы воды. Важней»пий вывод состоит в том, что ультразвуковая кавитация способна передавать подобную энергию молекулам воды. Однако на оерегах океанов еще никто не обнаруживал ультразвуковых колебаний. Там были найдены лишь инфразвуковые колебания, получивптие известность под названием «голоса моря» (иногда интенсивность этих колебаний достигает довольно больших значений — около 100 дВ, т. е. близка к силе шума, производимого реактивным самолетом). Но ускорение частиц при инфразвуковых колебаниях малб даже при болыпой амплитуде колебаний. Поэтому инфразвук не образует кавнтации. Возникает вопрос — каким путем в прибрежных волнах могут образоваться кавитационные полости? Откуда возьмутся силы, способные разорвать волны? Ответим так: волна создает их сама. Точнее — может создавать при наоеганип на препятствие с острыми кромками.
Поясним эту мысль следующимп примерами; речь пойдет о гидродинамической кавитации. В теоретической гидродинамике рассматривается случай обтекания потоком воды диска эллиптического сечения»'. При диаметре диска 100 см и наибольшей толщине в центре 1 см радиус кривизны его эллиптической кромки Вг=а,'/бе.=(0,5)г/50=0,25/50=-0,005» см (где а.„б, — малая и оольшая полуоси эллипса, равные соответственно 0,5 н 50 см).
Пусть на диск набегает поток воды по нормали 'к его поверхности. Начальную скорость потока У„примем равной 100 см/с (вдалеке от диска). Центробежное ускорение потока на кромке диска определим по формуле а,=-рг/??„=100'/0,005=20 000 и/с'. Найденная величина ускорения потока превышает нормальное значение ускорения силы тяжести больше чем в 2 тыс. раз. Центробежная сила, возникающая при обтекании диска, превосходит силу тяжести в две с лишним тысячи раа.
Совершенно очевидно, что поток воды не смо»кет точно обогнуть острую кромку такого диска, произойдет отрыв струй от кромки и возникнет нарушение оплошности потока, т. е. кавнтация. Но откуда на индийском берегу возьмутся диски с острой кромкой? В связи с этим сомнением отметим, что кавитация в прибойной зоне возможна и при аначительно Омл Основные проблемы сопротивления воды движению судов. Мл Обороягчв, 1939, с. 55. 117 менее острых кромках обтекаемого тела. Возьмем радиус кривизны обтекаемого препятствия в 1000 раз больше, т, е. не 0,005, а 5 см. Встретить скалы на морском берегу с подобными тупыми гранями — не редкость. Примем„ что волны имеют амплитуду А 3,5 м, период Т вЂ” 10 с Найдем орбитальну|о скорость частиц воды. У« — — -3,5 2н?Т=-3,5 6,28И0=2,2 м/с=220 см?с. Центробежное ускорение при такой скорости на кромке с радиусом кривизны Л„=5 см будет а«=У««???,=(2,2)»75 10 '=-100 м?с», т, е.
примерно в 10 раз больше ускорения силы гравитации. Следовательно, при набеганпи волн на подобное, вполне реальное препятствие также возмон«на кавнтация.. Параметры волн, принятые в последнем примере, не являются исключительными. ! акие волны не так у»к редко встречаются и у наших берегов во время сильных штормов. Однако никто не наблюдал пламени над ними... А какова высота светящихся и рычащих волн, каков.
их период, какой берег в штате Андра-Прадеш? К сожалению, ничего этого мы не знаем. Но, может быть, дело в особом типе кавитации, имеющем место только там благодаря особым физико-географическим условиям? В 1040 г. Я. И. Френкель считал, что при гидродинамической кавнтации невозможна ионизация, В качестве доказательства приводилось отсутствие свечения жидкости: при истечении из сопла. Ооъяснялось это относительной медленностью процесса н особой формой пузырьков при гидродинамической кавитацнн. Но, насколько известно, ни тогда нн теперь не создавались экспериментальные установки, в которых можно было бы воспроизвести физические условия, возникающие при ударе мощных штормовых волн.
К этому можно еще прибавить отсутствнеработ по влиянию гидродинамической казитации на ионное равновесие воды. Вероятно, сейчас никто пе сможет ответить на вопрос о возможности появления свободных радикалов под действием мощной гидродинамической кавптации. И тем более — на вопрос о возможности полной днссоцпацпп молекулы воды. Гидродинамнческая кавнтация относится к числу еще недостаточно изученных явлений. Поверхностные волны прп сильных |птормах очень богаты энергией: зарегистрированы волны, несущие более 1000 кВт на 1 м длины фронта. Распределенная 118 по всей массе волны, эта энергия способна лишь все крушить на своем пути.
Но способна ли гидродинамическая навигация сконцентрировать хотя оы часть энергии волн до степени, необходимой для диссоциацни молекул воды? Каков. должен быть механизм этого процесса? Игршот лп роль в этом процессе атмосферные электрические разрядь|?' О том, что саин молнии спосооны разлагать зодяпыепары на кислород н водород, в печати были сообщения. Например, В. ?Квирблнс обратил внимание на то, что раскаты грома не похожи на сухой треск электрического разряда молнии.
Согласно его гкпотезе, басовитые раскаты грома вызваны взрывом гремучего газа, образовавшегося в канале молнии. Может оыть, с аналогичным. процессом связано «рычанне» волн? Втот раздел хочется закончить цитатой: «И самое главное, что часто новые экспериментальные факты, какими бы частнымн на первый взгляд они не казались, могут открывать новый взгляд на окружающий мир». ПВ«РОПОМПА И 'ГУМБАЛЕНСЫ Петропомпа — шведское изобретение. Аббревиатура эта образована из первых слогов фамилий двух шведских изобретателей Я. Перссона и П.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
