Практическое использование льда

Автор: Zeke · Дата: 12 ноября 2010 · Прокомментировать

Практическое использование льда

Исключительный интерес представляет открытие швейцарским химиком Куртом Клейном «сухой воды». Им было установлено, что при взаимодействии воды (90%) и гидрофобной кремневой кислоты (10%) образуется белый порошок. «Сухая вода» оказалась весьма стабильной, на ощупь она не влажная, а сухая и холодная.
Ответить на все вопросы, которые возникают при первом ознакомлении с этой увлекательной проблемой, можно только на основе глубоких и комплексных исследований. Потребуются годы напряженного труда и применение всего арсенала средств современной науки и техники, чтобы научиться управлять процессами плавления-отвердевания воды.
Однако трудно даже представить те грандиозные перспективы, которые открылись бы перед техникой при успешном решении этой проблемы.
Человечество получило бы универсальный строительный материал, который есть повсюду и в огромных количествах. Из льда, сохраняющегося при положительных температурах, можно было бы построить гигантские плотины в океанах, изменяющие направление морских течений и меняющие климат полярных районов, можно перекинуть через океаны и материки циклопические каналы и трубопроводы и пустить по ним в северные области теплые воды тропических широт, осуществить планы поворота течения северных рек в пустынные и засушливые районы, проложить гигантские планетарные автострады, соорудить склады и хранилища.
Неразгаданные тайны льда не ограничиваются только его структурой. Не менее интересные процессы происходят на его поверхности — при замерзании воды или плавлении льда.
Как показали эксперименты, при замерзании воды между твердой и жидкой фазами возникает разность потенциалов, достигающая для некоторых слабых растворов до 200 и более вольт. Опыты, проведенные в Институте мерзлотоведения, показали, что поверхность кристаллов льда имеет электрический заряд.
Изучение термодиэлектрических эффектов, возникающих при фазовых переходах воды, позволяет проникнуть в тайну образования атмосферного электричества, понять, почему происходит миграция влаги в промерзающих грунтах, бороться с оледенением летательных аппаратов.
Самого пристального внимания заслуживает открытый американскими учеными Ольберном и Кларком эффект интенсификации некоторых химических и биохимических реакций в замороженных растворах. Было установлено, что лед выполняет в этих реакциях роль катализатора. Так, например, лед ускоряет реакционную способность амидных связей в различных пенициллинах, приводит к распаду продуктов гидролиза пенициллина без катализатора, ускоряет реакцию обезвоживания нуклеиновых кислот.
Этому открытию придается огромное значение, так как оно имеет прямее отношение к проблеме сохранения пищи и тканей в мерзлом состоянии, к решению пока еще фантастической проблемы замораживания (глубокого анабиоза) людей в космических кораблях и в специальных холодильниках-камерах на Земле. Можно даже сделать предположение о возможности иных, неизвестных нам форм жизни на Марсе, о биохимических процессах во льду и т. д.
Раскрыть природу этих сложнейших физико-химических, биохимических и электрофизических процессов — это значит не только глубже проникнуть в их сущность, но и научиться управлять ими. Широкое практическое значение этих проблем очевидно.
К числу важнейших проблем криологии относится проблема разрушения мерзлых грунтов, льда и снежников.
В восточных и северных районах нашей страны: в Сибири, на Дальнем Востоке и Северо-Востоке — прочный ледяной панцирь большую часть года сковывает транспортные магистрали рек, озер и арктических морей, а огромные толщи (от 150 до 500 м) мерзлой земли лишь в летние месяцы оттаивают на 1—1,5 метра.
А именно в этих районах сосредоточены основные сырьевые и энергетические ресурсы нашей страны: 90% гидроэнергии, 80% каменного угля, 60% железной руды, 90% цветных металлов, 70% леса.
Освоение богатейших месторождений полезных ископаемых, находящихся в мерзлом состоянии, связано с большими техническими трудностями, резким удорожанием горнопромышленных работ. Поэтому и уделяется столь серьезное внимание проведению научно-исследовательских работ по изысканию новых, более прогрессивных и экономичных методов оттайки мерзлых грунтов и термической защиты их от зимнего промерзания на россыпных месторождениях. Даже небольшой выигрыш на разработке каждого кубометра мерзлых горных пород позволит ежегодно экономить миллионы рублей государственных средств. К тому же нужно учесть, что разработка мерзлых грунтов проводится в огромных масштабах не только в горной промышленности, но и при строительстве различных подземных и наземных сооружений.
Когда зимой в поездах или на машинах перевозят сыпучие влажные грузы, они смерзаются, это очень осложняет и удорожает разгрузку транспорта, приводит к значительным простоям вагонов и машин, наносит большой ущерб народному, хозяйству.
Значение этой проблемы нетрудно себе представить, если принять во внимание, что ежегодно в холодный период перевозятся только по железным дорогам сотни миллионов тонн угля, железных руд и руд цветных металлов, строительных и других материалов.
Разработка научных основ борьбы со смерзаемостью сыпучих грузов и восстановления их сыпучести — важнейшая научно-техническая проблема. В решении этой проблемы важная роль принадлежит криологии.
Следующая большая проблема, которая стоит перед криологами,— это водно-тепловая мелиорация сельскохозяйственных земель.
Создавая в зимний период запасы льда, можно использовать их для орошения засушливых земель и для водоснабжения населенных пунктов. Скорость таяния льда можно регулировать с помощью пленочных покрытий, теплоизоляционных материалов.
В северных и восточных районах нашей страны, где отрицательные температуры на поверхности Земли держатся большую часть года, можно широко применять лед, снег и мерзлые грунты в качестве строительных материалов. Они могут быть использованы для строительства подземных складов и холодильников, дорог и переправ, дамб, низконапорных плотин, резервуаров, в которых можно хранить горюче-смазочные материалы, при строительстве ферм для зимнего содержания животных, спортивных сооружений и т. д.
Чтобы такое строительство велось успешно, необходимы предварительные теоретические и экспериментальные исследования по физикохимии, теплофизике и механике мерзлых грунтов, льда и снега. Прочность льда можно значительно увеличить. Армирование льда хлопковым и древесным волокном повышает его прочность в 2—3 раза, а стекловолокном — в 8 раз. Армирование уменьшает текучесть льда, а это—одно из главных препятствий при использовании его в инженерной практике.

Рубрика: Необъяснимые явления ·  

загрузка...

Комментарии

  1. nicolai пишет:

    Заметка о практическом применении льда очень интересна!



Оставить комментарий или два