Чудно, вода
Во приказната на Роберт Шекли, голем галактички инвеститор нарачува метагалактичен претприемач од една планета. Со океани, планини, атмосфера, живи суштества, па дури и без рационални суштества, „според мој лик и подобие“, бара мегабастанот. И има уште едно тврдење: да се биде ефтин (оттука и насловот на приказната, Евтина планета).
Неодамна прочитав статија во големо списание (не ти го кажувам нејзиното име, мојот колега Кристи умно го „позајмува“ од мрежата), едноставно ме вознемири демаскирањето на водата од нашето секојдневие како натоварен со необичности и мистерии. И, правејќи ја врската (ве молам, врската) со прекрасната СФ приказна на Шекли (тој нè посети на крајот на минатиот милениум, јас дури и го интервјуирав), сфатив дека за да бидам добар калибратор на универзуми, т.е. далекусежен креатор на системи што започнуваат со Големите експлозии, произведува од енергетска материја, потоа живот и разум, доволно е да има само два фундаментални елементи: вода и сликарството на Менделеев.
Сè што треба да направите е да прогласите „Fiat lux!“ („Нека има светлина!“) И слугата по име Еволуција се фаќа за работа.
Топла вода и ладна вода имаат спротивни својства, абнормалното однесување е поизразено при ниски температури, каде што својствата на супер ладената вода често се разликуваат од оние на хексагоналниот кристализиран мраз.
Кога супер ладената вода се загрева, големината на молекулите се намалува и водата станува покомпресивна, се зголемува нејзиниот индекс на рефракција, се зголемува и брзината на размножување на звукот, се намалува можноста за растворање на гасови, полесно се загрева и се зголемува нејзината топлинска спроводливост.
Спротивно на тоа, како што се загрева топла вода, таа станува сè покомпресивна, нејзиниот индекс на рефракција се намалува, така се намалува и брзината на размножување на звукот, гасовите стануваат растворливи, станува потешко за загревање и послаб термички спроводник
Како што се зголемува притисокот, одделните молекули се шират, брзината на молекулите се движи побрзо во ладна вода отколку во топла вода.
Топла вода се замрзнува побрзо од ладната вода, а мразот се топи при компресија (освен кога се применуваат високи притисоци, кога течна вода се зацврстува при компресија)
Мојот вовед може да биде предолг, но ме зајакна научникот Марсија Барбоса, истражувач на Универзитетот во Рио Гранде до Сул во Бразил, кој ме натера уште еднаш да ценам дека науката е совршено избалансирана со имагинацијата, дека мирисот на мистерии е добар за здравјето на науката. фундаментален. Continueе продолжам да се изјаснувам за чудата што ги имаме покрај нас, секој од нас, од раѓање до смрт - но исто така ќе бидам придружуван од фактички информации во кои добро воспитани физичари, хемичари и инженери ќе најдете привлечни аргументи.
Почнувам со моето директно вклучување во „Водениот бизнис“, надвор од таквата едноставна формула H-O-H (позната, нели, од сите земни, уште од основно училиште). Тоа се случи есента 1977 година, кога двајца „евангелисти во науката“ (според зборовите на колегата Марк Улиериу), Бужиу и Пал, организираа состанок во Домот на синдикатите во Сибиу - ќе има повеќе - од локалната јавност со истражувачи и раскажувачи наука и имагинација.
Меѓу говорниците, инженерот Justастин Капру, кој пристигна во Сибиу во една од занаетчиските машини што го направија славен, на присутните (над 800 гледачи) им раскажува за набудувањето направено од неговиот ментор, големиот научник Анри Коанди, дека снегот кристализира поинаку, во зависност од тоа каде паѓа снегот на Земјата.
Присутен на состанокот, физичарот Јон Монзату донесува заклучок што нè изненадува сите: тоа значи дека архитектурата на молекулата на водата е под влијание на околината и дека веројатно постои поле на форма, рече засекогаш професорот.
Аномалии на фазата на вода
Водата има ненормално висока точка на топење и точка на вриење
Водата има ненормално висока критична точка (крајна точка на кривина во фазниот дијаграм)
Цврстата вода има повеќе структурни сорти (стабилна и метастабилна, кристална и аморфна) од која било друга супстанција
Топлинската спроводливост, модулот на вкочанетост и брзината на ширење на звукот на мразот се намалуваат со зголемување на притисокот
Структурата на течната вода се менува при висок притисок
Супер ладената вода има две фази и дополнителна критична точка на околу -91 ° C
Течната вода може лесно да се излади, но тешко е да се испари
Течна вода постои на многу ниска температура и се замрзнува (се зацврстува) при загревање
Течната вода може лесно да се прегрее, а топла вода замрзнува побрзо од ладната вода (ефект на Мпемба)
Амплитудата на вибрации на топла вода е поголема од онаа на ладна вода
Молекулите на водата се собираат со зголемување на температурата и се шират со зголемување на притисокот
Две години подоцна, префрлени од моето средно училиште во Крајова во магазинот С & Т, а професорот напредуваше во ранг на достоинственик во ЦНСТ (Министерството за наука во тоа време), и двајцата отидовме во Темишвар, каде што физичарот Јон Монзату ја следеше еволуцијата на експериментот охрабрен од ЦНСТ, на направени од инженерите Георге Лукаци и Виорел Абрудан, за она што подоцна ќе се нарече „структурирана вода“.
Професорот беше директно вклучен во експериментот и ќе остане вклучен не само во следните години, туку и во две децении по револуцијата во декември 1989 година.
Што ќе направат Минзату и Лукаци - Абрудан, за жал, беше убиен од болест - во букурешката лабораторија во улицата Думбрава Роши, каде што тие се преселија главно за да го користат електрографот изграден оттогаш од младиот физичар Јоан Мамулаш и д-р Флорин Думитреску? Тие ќе започнат стотици, можеби илјадници експерименти за собирање на „структурирана вода“, т.е. вода вознемирена на ист начин и лице со разни зрачења, ултравиолетови, ултразвуци за промена на вибрациите на H2O молекулите, „примамувајќи ги“ на трансформации што поневообичаено.
ТЕРМОДИНАМСКИ АНОМИЛИ НА ВОДАТА
Топлината на топење на водата има максимум на -17 ° C
Специфичната топлина на греењето на водата има двојно поголема вредност од мраз или пареа
Специфичниот термички капацитет (CP и CV) на водата е невообичаено висок
Специфичниот термички капацитет на CP има минимум на 36 ° C и минимум во однос на температурата
Специфичниот термички капацитет Cv има максимум на околу -45 ° C
Топлината на испарување и ентропијата, како и топлината на сублимација, имаат ненормално високи вредности
Топлинската спроводливост на водата е висока и се зголемува до максимална вредност на околу 130 ° C
Јас раскажувам за едно единствено искуство на кое бев сведок таму - и кое мојот колега и пријател Виорел Николау го сними за една од моите научни емисии на ТВР. Во стаклен сад, професорот Монзату воведува доза на полу-преработена вода, ја подложува на ултравиолетово бомбардирање, но исто така и на вибрации произведени од осцилатор и, во одреден момент, додава неколку гранули бакар сулфат во контејнерот.
Willе бидете сведоци на нешто необично, ни рече тој, и навистина, за неколку секунди, кристалите CuSO4 се раствораат во водата и растворот се самоорганизира… во двојна спирала! Тоа е, ни вели професорот, следете ги законите, моделот на живот! (снимката сè уште треба да постои преку огромната архива на Романското телевизиско друштво, многу од емисиите направени со време од страна на тимот Андреј Банк - Андреј Бакалу - Штефана Брату - Александру Миронов заслужувајќи ја нивната реанимација на романската аудиовизуелна сцена.
Мојот талент за новинарство ме натера да останам со истражувањето на Професорот, во истиот чекор со него, без оглед на политичките перипетии во тоа време (Јон Монзату беше влечен во 80-тите години, во солидната приказна за „трансценденталната медитација“) и theубезноста „На неговите колеги во истражувањето и истражувањето, веројатно вознемирени од оригиналноста на пристапот во полето во кое, физичарите и хемичарите од минатиот век веруваа, апсолутно ништо ново не требаше да се објави.
ФИЗИЧКИ АНОМАЛИИ НА ВОДАТА КАКО МАТЕРИЈАЛ
Водата има невообичаено висок вискозитет, кој се зголемува со пад на температурата и, под 33 ° C, се намалува со зголемување на притисокот.
Коефициентот на дифузија е висок и се намалува со намалување на температурата
На пониски температури, само-дифузијата на водата се зголемува со зголемувањето на густината и температурата
Водата има невообичаено голема површинска напнатост
Со зголемување на температурата, растворливоста во вода на неполарни гасови се намалува на минимална вредност, по што (со почитување на нормалното однесување) се зголемува
Диелектричните константи (кои ја рефлектираат спротивставеноста на околината кон силите на привлекување помеѓу наелектризирани честички) на вода и мраз се невообичаено високи (на 0 ° C, воздух: 1; мраз: 3,2; вода: 80
Диелектричната константа на вода има максимум на околу 30 ° C
Подвижноста на протоните и хидроксилните анјони (производи на јонизација на водата) е ненормално висока во електричното поле
Електричната спроводливост на водата се регистрира максимум на 230 ° C и значително се зголемува со фреквенцијата
Односите помеѓу константите на дисоцијација на слабите киселини во воден раствор и температурата се минимални
Лично, јас исто така го чував споменот на еден посебен курс што ни го даде нашиот наставник по физика од Крајова, Силвиу Пушкаша, курсот „Фазен закон“ - за мене, за тоа време, студентот, се чинеше толку полн со парфем и мистерија. „Фазен закон“ што го чував во моето срце многу години и, на состанокот со новата перспектива од која почна да се гледа водата-секојдневно, имав клик што мора да го има еден новинар, нека биде и тој од наука, на средбата со сензационалниот.
Во овој случај, надвор од водата, односно се прашувате што друго. Имајте на ум дека информациите во полињата што ја комплетираат статијата не се само резултат на истражување направено од англосаксонски или германски академици, туку и на жител на Бразил, чудна земја сама по себе, како и целата на Латинска Америка, каде што очекувате Макондо, оној осветен во литературата од Габриел Гарсија Маркес, да испрати на светот чудесни ликови со големина на циганскиот волшебник Мелкијаде.
Физичарката Марсија Барбоса, откако се пожали (арогантно) дека е обвинета за справување со ситници (со вода, за физичар) наместо, да речеме, јаглеродни наноцевки, ни испраќа предупредување: „Потценувањето на водата е непростлива грешка! “ Бидејќи водата има не помалку од 72 аномалии! Тоа е, некои намерни грешки што ги прават физиката и хемијата со нежната молекула на H2O (за споредба, вели таа, обичниот силициум, дел од песок, со само 12 аномалии направи чудесна кариера откако Бардин, Братаин и Шокли откриле транзистор).
Ајде да се лизнеме низ празнините помеѓу законите на природата, се чини рече Марсија и да видиме со какви чуда сè уште се соочуваме.!
Му дозволувам на читателот да замавне со главата - и да се радува - дешифрирајќи ги бизарните својства на водата во информациите што ја заокружуваат статијата, но не можам а да не те поканам да пловиш, со фантазија, над некои од необичностите на водата - што, признавам, новинар науката, но и писателот на СФ, едноставно остава да ми се полее устата!
Аномалии на густината на вода
Во случај на вода, односот температура - густина има максимална точка на 4 ° C
Густината на мразот се зголемува при загревање (до 70К)
Водата се собира кога ќе се стопи
Притисокот ја намалува точката на топење на мразот
Течната вода има висока вредност на густината, која се зголемува кога се загрева (до 3.984 ° C)
Површината на водата е погуста од целиот волумен
Зголемувањето на притисокот ја намалува температурата на која густината на водата е максимална
Супер ладената вода има минимална вредност на густината
Водата има низок коефициент на топлинска експанзија
Степенот на топлинска експанзија на водата се намалува (станува негативен) при пониски температури
Термичката експанзија на водата се зголемува со зголемување на притисокот
Бројот на молекули во првата близина на молекулата на водата се зголемува со топењето, но и со зголемувањето на температурата
Водата има невообичаено низок степен на компресивност
Компресивноста се намалува со зголемување на температурата до 46,5 ° C
Односот температура-компресибилност има максимална точка
На високи фреквенции, се снима „брз звук“, што покажува дисконтинуитет при висок притисок
Времето на релаксација на мрежата на вртење во NMR е многу кратко на ниски температури
NMR резонантна фреквенција на јадра покажува максимум при ниски температури (прекумерно ладење)
Индексот на рефракција на водата има максимална вредност веднаш под 0 ° C
Промената во волуменот на испарување е многу голема
Сфаќате за какви потресни апликации се појавува овој феномен на прелевање?
Јас се држам до овој едноставно волшебнички маневар со вода и ви откривам дека молекулите наречени аквапорини (откриени од нашиот сонародник Георге Бенга од УМФ Клуж-Напока - но за кои само Американецот Питер Агре доби Нобелова награда) го прават токму тоа, вели Марсија Барбоса: во клеточните мембрани (сите клеточни мембрани, од целиот жив свет) овие мали канали имаат микроскопски пори кои овозможуваат брз проток на вода, веројатно претекување, исто како и во јаглеродните наноцевки; дито, бубрезите ги дезинфицираат течностите во нашето тело.
И тука, исто така, со оваа чудна особина - физички погрешна - на водата, можеме да ги поврземе биоинженерите од кои очекуваме суштински изум за човештвото, засолување на морска вода. Веројатно, комбинацијата на обратна осмоза, дестилација и излевање преку нано-цевки може да биде решението за овој огромен проблем на човештвото.
Конечно, вистинска изјава за loveубов на бразилскиот научник кон предметот на нејзината студија: најдобрата алатка што ни ја даваат аномалиите на водата е самиот живот
Исполнувајќи ја мисијата што ја имаше во нашиот свет, мојот пријател, професор, отиде во други универзуми, но оставајќи ни солиден почеток на истражување во длабочините на водата, субјектот наречен БИОТЕХНОС, лабораториски комплекс, но исто така и индустриска единица каде производот започна пред неколку децении, структурираната вода стана нормална стока, дури и за извоз - и каде истражувачките тимови сега предводени од г-ѓа Лилиана Монзату можат да предложат и да се заложат за демократизација истражувањето на оваа скромна, но скандалозна супстанца што е H2O.
И се враќам на мојот пријател Роберт Шекли, кој исто така отиде во универзумот во кој одат сонувачите и ти повторувам дека големиот изум на градителот на ефтини планети е оваа чудесна молекула.
Започнете ја Големата експлозија, надминете спазам стар 200.000 години, ослободете фотони, започнете да правите честички кварк, изградете го атомот на водород, ослободувајте фузија и отсега нема да имате грижи (на седмиот ден, ќе може да се одмориш) - Еволуцијата ќе го следи својот триумфален марш кон ефтини планети каде што ќе се појави Lifeивотот, па Ваше височество, Опсерваторија.
П.С. Бидејќи понекогаш среќавам секакви неверници од сите религии, скептици во фантазијата, сакам да споделам со вас цитат од брилијантниот Грегори Бенфорд, физичар на Универзитетот во Калифорнија Ирвин, автор на стотици научни трудови и десетици СФ романи:
Прифаќањето на границите на човечкото знаење, огромноста на нашето незнаење е способност што се стекнува