Zvláštne, voda
V príbehu Roberta Shekleyho si veľký galaktický investor objednáva metagalaktického podnikateľa z planéty. S oceánmi, horami, atmosférou, živými vecami a dokonca aj bez racionálnych tvorov „vyžaduje môj obraz a podobnosť“ megabastan. A má ešte jedno tvrdenie: byť lacný (odtiaľ názov príbehu, Lacná planéta).
Nedávno som čítal článok vo veľkom časopise (nehovorím vám o jej mene, moja kolegyňa Cristi si ho šikovne „požičiava“ zo siete), bol som jednoducho rozladený demaskovaním našej každodennej vody ako zaťažený zvláštnosťami a tajomstvami. A keď som sa spojil (dobre, prepojil) s Shekleyho úžasným príbehom SF (navštívil nás na konci minulého tisícročia, dokonca som s ním urobil rozhovor), uvedomil som si, že aby som bol dobrý kalibrátor vesmírov, tj ďalekosiahly tvorca systémov, ktoré začínajú Veľkými treskami, vyrába energiu, hmotu, potom život a rozum, stačí mať iba dva základné prvky: vodu a Mendelejevovu maľbu.
Musíte len vyhlásiť „Fiat lux!“ („Nech je svetlo!“) A sluha menom Evolution sa pustil do práce.
Horúca voda a studená voda majú opačné vlastnosti, abnormálne správanie je výraznejšie pri nízkych teplotách, kde sa vlastnosti podchladenej vody často líšia od vlastností hexagonálneho kryštalizovaného ľadu.
Pri zahrievaní podchladenej vody klesá veľkosť molekúl a voda sa stáva stlačiteľnejšou, zvyšuje sa jej index lomu, zvyšuje sa tiež rýchlosť šírenia zvuku, klesá schopnosť rozpúšťať plyny, ľahšie sa zohrieva a zvyšuje sa jej tepelná vodivosť.
Naopak, keď sa ohrieva horúca voda, stáva sa stlačiteľnejšou, klesá jej index lomu, klesá aj rýchlosť šírenia zvuku, plyny sa stávajú rozpustnejšími, ťažšie sa zohrieva a slabší tepelný vodič.
Pri zvyšovaní tlaku sa jednotlivé molekuly rozširujú, rýchlosť molekúl sa pohybuje rýchlejšie v studenej vode ako v horúcej vode.
Horúca voda zmrzne rýchlejšie ako studená voda a ľad sa pri stlačení topí (okrem prípadov, keď je vyvíjaný vysoký tlak a kvapalná voda po stlačení stuhne).
Môj úvod je možno príliš dlhý, ale posilnila ma vedkyňa Marcia Barbosa, výskumná pracovníčka z univerzity v Rio Grande do Sul v Brazílii, ktorá ma opäť prinútila oceniť, že veda je dokonale vyvážená predstavivosťou, že vôňa tajomstiev je prospešná pre zdravie vedy. zásadné. Budem sa naďalej usilovať o zázraky, ktoré máme vedľa seba, každého z nás, od narodenia až po smrť - ale budú ma sprevádzať aj faktické informácie, v ktorých budú chovať dobre vychovaní fyzici, chemici a inžinieri nájsť presvedčivé argumenty.
Začínam svojím priamym zapojením do „Water Business“ nad rámec jednoduchého vzorca H-O-H (známe, nie, všetci pozemšťania od základnej školy). Stalo sa to na jeseň 1977, keď dvaja „evanjelisti vo vede“ (slovami kolegu Marca Ulieriu), Buţiu a Pal, zorganizovali v Dome odborov v Sibiu stretnutie - bolo by ich viac - s miestnymi obyvateľmi s výskumníkmi a rozprávačmi. veda a predstavivosť.
Medzi rečníkmi inžinier Justin Capră, ktorý pricestoval do Sibiu na jednom z remeselných strojov, ktoré ho preslávili, hovorí divákom (viac ako 800 divákom) o pozorovaní jeho mentora, veľkého vedca Henriho Coandăa, že vločky sneh kryštalizuje rôzne, podľa toho, kde sneh padá na Zem.
Fyzik Ion Mânzatu, ktorý je prítomný na stretnutí, vedie k záveru, ktorý nás všetkých prekvapuje: znamená to, že architektúra molekuly vody je ovplyvnená prostredím a že pravdepodobne existuje pole formy, uviedol pamätne profesor.
ANOMÁLIE FÁZY VODY
Voda má abnormálne vysokú teplotu topenia a teplotu varu
Voda má abnormálne vysoký kritický bod (koncový bod krivky vo fázovom diagrame).
Pevná voda má viac štruktúrnych odrôd (stabilné a metastabilné, kryštalické a amorfné) ako ktorákoľvek iná látka
So zvyšujúcim sa tlakom klesá tepelná vodivosť, modul tuhosti a rýchlosť šírenia zvuku ľadu
Štruktúra kvapalnej vody sa mení pri vysokom tlaku
Podchladená voda má dve fázy a ďalší kritický bod pri asi -91 ° C
Kvapalná voda môže ľahko prechladnúť, ale je ťažké ju odpariť
Kvapalná voda existuje pri veľmi nízkej teplote a pri zahrievaní zamŕza (tuhne)
Kvapalná voda sa môže ľahko prehriať a horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená voda (efekt Mpemba).
Amplitúda vibrácií horúcej vody je vyššia ako amplitúda studenej vody
Molekuly vody sa sťahujú pri zvyšovaní teploty a rozširujú sa pri zvyšovaní tlaku
O dva roky neskôr, prestúpil z mojej strednej školy v Craiove do časopisu S&T a profesor postúpil na hodnosť hodnostára v CNST (v tom čase ministerstvo vedy), sme obaja odišli do Temešváru, kde fyzik Ion Mânzatu sledoval vývoj experimentu podporovaného CNST, dňa inžinieri Gheorghe Lucaci a Viorel Abrudan, ktorí sa neskôr nazvali „štruktúrovaná voda“.
Profesor bol priamo zapojený do experimentu a bude ním zapojený nielen do bezprostredne nasledujúcich rokov, ale aj do dvoch desaťročí po revolúcii v decembri 1989.
Čo urobia Mânzatu a Lucaci - Abrudan, bohužiaľ, bol zabitý chorobou - v bukureštskom laboratóriu na ulici Dumbrava Roşie, kde sa presunuli hlavne na použitie elektrografu, ktorý odvtedy vytvorili mladý fyzik Ioan Mamulaş a Dr. Florin Dumitrescu? Budú iniciovať stovky, možno tisíce experimentov, aby zhromaždili „štruktúrovanú vodu“, tj. Vodu ... narušenú rovnakým spôsobom a tvárou v tvár rôznemu žiareniu, ultrafialovému žiareniu, ultrazvuku, aby zmenili vibrácie molekúl H2O, čo ich „láka“ k transformáciám, nezvyčajnejšie.
TERMODYNAMICKÉ ANOMÁLIE VODY
Teplo topenia vody má maximum pri -17 ° C
Merné teplo na ohrev vody má dvojnásobnú hodnotu ako ľad alebo para
Špecifická tepelná kapacita (CP a CV) vody je neobvykle vysoká
Merná tepelná kapacita CP je minimálne pri 36 ° C a minimálna vo vzťahu k teplote
Merná tepelná kapacita Cv má maximum asi pri -45 ° C
Odparovacie teplo a entropia, rovnako ako sublimačné teplo, majú neobvykle vysoké hodnoty
Tepelná vodivosť vody je vysoká a zvyšuje sa na maximálnu hodnotu pri asi 130 ° C
Spomínam na jednu skúsenosť, ktorej som bol svedkom - a ktorú môj kolega a priateľ Viorel Nicolau natočil pre jednu z mojich vedeckých šou v TVR. Profesor Mânzatu zavádza do sklenenej nádoby dávku polospracovanej vody, vystavuje ju ultrafialovému bombardovaniu, ale tiež vibráciám vyvolaným oscilátorom a v určitom okamihu pridá do nádoby niekoľko granúl síranu meďnatého.
Budete svedkami niečoho neobvyklého, hovorí nám, a skutočne, za pár sekúnd sa kryštály CuSO4 rozpustia vo vode a roztok sa samoorganizuje ... v dvojitej špirále! To znamená, hovorí nám profesor, riaďte sa zákonmi, vzorom života! (záznam by mal stále existovať v obrovskom archíve Rumunskej televíznej spoločnosti, pričom mnohé z relácií časom pripravil tím Andrei Banc - Andrei Bacalu - Ştefana Bratu - Alexandru Mironov, ktorý si zaslúži svoju resuscitáciu na rumunskej audiovizuálnej scéne).
Môj zmysel pre žurnalistiku ma prinútil zostať pri profesorovom výskume, v rovnakom kroku s ním, bez ohľadu na politické peripetie doby (Ion Mânzatu bol vtiahnutý v 80. rokoch do špinavého príbehu „transcendentálnej meditácie“) a láskavosti „Jeho kolegom vo výskume a výskume, pravdepodobne narušenému originalitou prístupu v oblasti, v ktorú fyzici a chemici minulého storočia verili, sa nemuselo hlásiť absolútne nič nové.
FYZIKÁLNE ANOMÁLIE VODY AKO MATERIÁLU
Voda má neobvykle vysokú viskozitu, ktorá sa zvyšuje s poklesom teploty a pod 33 ° C klesá so zvyšujúcim sa tlakom.
Difúzny koeficient je vysoký a klesá s klesajúcou teplotou
Pri nižších teplotách sa zvyšuje difúzia vody so zvyšovaním hustoty a teploty
Voda má neobvykle vysoké povrchové napätie
So zvyšujúcou sa teplotou klesá rozpustnosť nepolárnych plynov vo vode na minimálnu hodnotu, po ktorej sa (pri rešpektovaní normálneho správania) zvyšuje
Dielektrické konštanty (ktoré odrážajú opozíciu prostredia voči príťažlivým silám medzi nabitými časticami) vody a ľadu sú neobvykle vysoké (pri 0 ° C, vzduch: 1; ľad: 3,2; voda: 80)
Dielektrická konštanta vody má maximum asi pri 30 ° C
Mobilita protónov a hydroxylových aniónov (produktov ionizácie vody) je v elektrickom poli neobvykle vysoká
Elektrická vodivosť vody registruje maximum pri 230 ° C a s frekvenciou značne rastie
Vzťahy medzi disociačnými konštantami slabých kyselín vo vodnom roztoku a teplotou sú minimálne
Osobne som si tiež uchoval spomienku na špeciálny kurz, ktorý nám poskytol náš učiteľ fyziky z Craiovy Silviu Puşcaşu, kurz „Fázové právo“ - pre mňa, vtedajšieho študenta, vyzeral taký plný parfumov a tajomstiev. „Fázový zákon“, ktorý som si dlhé roky uchovával vo svojom srdci, a na stretnutí s novou perspektívou, z ktorej sa začala pozerať na každodennú vodu, som dostal kliknutie, ktoré musí mať novinár, nech je aj on vedy, pri stretnutí so senzáciou.
V takom prípade vás zaujíma, čo z vody, teda z vody. Upozorňujeme, že informácie v rámčekoch, ktoré vypĺňajú článok, nie sú iba výsledkom výskumu anglosaských alebo nemeckých akademikov, ale aj obyvateľov Brazílie, divnej krajiny samej o sebe, ako je to v celej Latinskej Amerike, kde očakávate Macondo., ktorú v literatúre posvätil Gabriel Garcia Marques, aby poslala do sveta rozprávkové postavy veľké ako cigánsky čarodejník Melchiade.
Fyzička Marcia Barbosa, ktorá sa (arogantne) sťažuje, že je obvinená z drobností (pre fyziku s vodou) namiesto povedzme s uhlíkovými nanorúrkami, nám posiela varovanie: „Podceňovanie vody je neodpustiteľná chyba! “ Pretože voda nemá menej ako 72 anomálií! To znamená, že niektoré zámerné chyby, ktoré Fyzika a chémia robia s jemnou molekulou H2O (pre porovnanie hovorí, že bežný kremík, časť piesku, s iba 12 anomáliami, urobil rozprávkovú kariéru, odkedy Bardeen, Brattain a Shokley objavili tranzistor).
Poďme prekonať medzery medzi prírodnými zákonmi, zdá sa, hovorí Marcia, a pozrime sa, s akými zázrakmi sa ešte stretávame.!
Nechám čitateľa búchať hlavou - a baviť sa - dešifrovaním bizarných vlastností vody v informáciách, ktoré dokončujú článok, ale nemôžem si pomôcť a pozvať vás, aby ste sa s predstavivosťou vznášali nad niektorou zvláštnosťou vody - ktorú, priznám sa, novinárka veda, ale aj spisovateľka SF mi jednoducho necháva slziť ústa!
ANOMÁLIE HUSTOTY VODY
V prípade vody má pomer teplota - hustota maximálny bod pri 4 ° C
Hustota ľadu sa zvyšuje pri zahrievaní (až 70 K)
Voda sa stiahne, keď sa topí
Tlak znižuje teplotu topenia ľadu
Kvapalná voda má vysokú hodnotu hustoty, ktorá sa zvyšuje pri zahrievaní (až do 3 984 ° C)
Povrch vody je hustejší ako celý objem
Zvyšovaním tlaku sa znižuje teplota, pri ktorej je hustota vody maximálna
Podchladená voda má minimálnu hodnotu hustoty
Voda má nízky koeficient tepelnej rozťažnosti
Stupeň tepelnej rozťažnosti vody klesá (stáva sa negatívnym) pri nižších teplotách
Tepelná rozťažnosť vody rastie so zvyšujúcim sa tlakom
Počet molekúl v prvej blízkosti molekuly vody rastie s topením, ale aj so zvyšujúcou sa teplotou
Voda má neobvykle nízky stupeň stlačiteľnosti
Stlačiteľnosť klesá so zvyšujúcou sa teplotou až na 46,5 ° C
Vzťah teplotnej stlačiteľnosti má maximálny bod
Na vysokých frekvenciách sa zaznamenáva „rýchly zvuk“, ktorý pri vysokom tlaku ukazuje diskontinuitu
Relaxačný čas spinovej siete v NMR je pri nízkych teplotách veľmi krátky
NMR rezonančná frekvencia jadier ukazuje maximum pri nízkych teplotách (prechladenie)
Index lomu vody má maximálnu hodnotu bezprostredne pod 0 ° C
Zmena odparovacieho objemu je veľmi veľká
Uvedomujete si, k akým šokujúcim aplikáciám tento fenomén pretečenia vedie?
Držím sa tohto jednoducho čarodejníckeho manévru s vodou a odhaľujem vám, že presne to robia molekuly zvané aquaporíny (objavila ich krajanka Gheorghe Benga z UMF Cluj-Napoca - za ktorú však Nobelovu cenu získal iba americký Peter Agre), hovorí Marcia Barbosa: v bunkových membránach (všetky bunkové membrány z celého živého sveta) majú tieto malé kanáliky mikroskopické póry, ktoré umožňujú rýchly tok vody, pravdepodobne pretečeniu, rovnako ako v uhlíkových nanorúrkach; Obdobne, obličky odsoľujú naše telesné tekutiny.
A tu tiež môžeme s touto zvláštnou - fyzicky nesprávnou - vlastnosťou vody spojiť bioinžinierov, od ktorých očakávame pre ľudstvo zásadný vynález, odsoľovanie morskej vody. Riešením tohto obrovského problému ľudstva by mohla byť pravdepodobne kombinácia reverznej osmózy, destilácie a pretečenia cez nanorúrky.
Na záver skutočné vyhlásenie lásky brazílskej vedkyne k predmetu jej štúdie: najlepším nástrojom, ktorý nám anomálie vody poskytujú, je samotný život ...
Naplnil svoju misiu, ktorú mal v našom svete, môj priateľ, profesor, odišiel do iných vesmírov, ale zanechal nám solídny začiatok výskumu v hĺbkach vody, entitu zvanú BIOTEHNOS, laboratórny komplex, ale aj priemyselnú jednotku, kde bol produkt začala pred desaťročiami, sa štruktúrovaná voda stala normálnou komoditou, dokonca aj na export - a tam, kde môžu výskumné tímy vedené pani Lilianou Mânzatu navrhnúť a presadiť demokratizáciu výskumu tejto skromnej, ale škandálnej látky, ktorou je H2O.
A vraciam sa k svojmu priateľovi Robertovi Shekleyovi, ktorý tiež odišiel do vesmíru, do ktorého chodia snílci, a opakujem vám, že veľkým vynálezom staviteľa lacných planét je táto zázračná molekula.
Spustite Veľký tresk, prekonajte 200 000 rokov starý kŕč od začiatku, uvoľnite fotóny, začnite vytvárať častice kvarku, budujte atóm vodíka, uvoľnite fúziu a odteraz už nemusíte mať žiadne starosti (v siedmom deň, môžete si oddýchnuť) - Evolúcia bude nasledovať svoj triumfálny pochod smerom k lacným planétam, kde sa objaví Život, takže Vaše Veličenstvo, observatórium.
PS. Pretože niekedy stretávam najrôznejších neveriacich všetkých náboženstiev, skeptikov vo fantázii, chcem sa s vami podeliť o citát od geniálneho Gregoryho Benforda, fyzika Irvine z Kalifornskej univerzity, autora stoviek vedeckých prác a desiatok románov SF:
Prijímanie hraníc ľudského poznania, nesmiernosti našej nevedomosti, je schopnosť, ktorá sa získava