Вода - агрессивная среда

Вода - важнейшее вещество на нашей планете, а также агрессивная среда. Вода составная часть всех живых организмов. Вода такая простая и понятная, но в любое время она может стать опасной и агрессивной.

Сила воды

Все мы знаем, вода камень точит. А сможет ли вода справиться с бронированным листом стали, с которым не может справиться даже пулемет танка с расстояния 300 метров? На предприятии Энергомаш г.Химки есть специальная установка, с помощью которой раскраивают детали первой ступени ракетного двигателя. Говорят, что с помощью этой установки, возможно, распилить любой материал.

В качестве режущего инструмента используется специальное устройство - гидрорезка. В это устройство подается вода под давлением. С помощью такого приспособления можно распилить материал толщиной до 300мм. Давление, которое создает насос, составляет 6,5 тыс. атмосфер. Проходя через алмазную дюзу, диаметр которой всего 0,25 мм, вода разгоняется до 1200 м/сек. Это в три раза больше скорости звука.

Все это основано на аномальных свойствах воды. Вода практически самая плотная среда на планете. Поэтому струя чистой воды не уступает по прочности разрыву стали того же сечения. Если бы вода не была аномальной средой, она закипала бы не при 100 градусах, при -80 градусов по Цельсию.

Вода – это единственная агрессивная среда на планете, которая в жидком состоянии гораздо плотнее, чем в твердой. При +4 вода наиболее плотная, но если ее охладить еще сильнее, то вода превратиться в лед. В воде движение молекул хаотично, а вот во льду эти молекулы образуют кристаллическую решетку. Расстояние между молекулами увеличивается, поэтому лед становиться на 10% более легким и менее плотным, чем вода. В результате чего мы можем наблюдать, что лед плавает в воде.

Сила натяжения воды

Вода обладает поверхностным натяжением, разрушить которую очень трудно. А удариться об нее можно проще, чем нам кажется, особенно если прыгать с высоты. На сколько жесткой может быть вода, точно знают спортсмены. Первыми в воду входят руки, они играют особую роль. При прыжке в воду с высоты 5 метров, спортсмен испытывает перегрузку в 8G. Перегрузка – это отношение изменения скорости к ускорению свободного падения. С высоты всего в 5 метров, спортсмен разгоняется до скорости 36 км/час. Вхождение в воду длится всего 10 мили секунд, за эти мгновения спортсмен сбрасывает скорость до нуля, испытывая перегрузку. Тело спортсмена в момент столкновения торможения, весит уже в 8 раз больше. Если спортсмен прыгает с 10 метровой вышки, то он развивает скорость более 50 км/час. Гидродинамический удар составляет 100 тыс. Ньютонов. Для сравнения, удар боксера Майка Тайсона составляет всего 8 тыс. Ньютонов. Перегрузка на организм спортсмена в этом случае составляет 40-50 G, это сравнимо с перегрузками, которые испытывает манекен в краш-тестах. На таких скоростях вода начинает себя вести, как твердая поверхность, ведь сопротивление жидкости пропорционально скорости прыгуна.

Есть нечто, что способно сделать такую агрессивную среду, как воду мягче. И это воздух. За несколько секунд до столкновения спортсмена с водой, бассейн превращается в джакузи. Снизу подается воздух, который разбивает воду и тем самым образуется воздушная подушка. А ведь газ менее плотный, чем вода и гораздо более сжимаемый. Такая подушка смягчает силу удара в десятки раз.

Разрушительная сила воды

С началом эры винтовых судов, стало понятно, что ходить по воде не так уж просто. Казалось бы двигатель вместо паруса, гребной винт вместо весел. Но на протяжении нескольких десятилетий и в конце 19 века никак не удавалось заставить корабли одолеть скорость в 24 узла. А причина была не в мощности двигателя, а в разрушительной мощи воды. Название этой разрушительной силы – кавитация. Вода отличный растворитель, поэтому кислород, аргон, азот при кипении легко высвобождается. Кипение воды может происходить при разных давлениях. А гребные винты создают давление, как пониженное, так и повышенное. А можно ли бороться с кавитацией? Оказывается, что можно. На скачки давления в воде влияют не только скорость вращения винта, но и форма лопастей, площадь и их наклон. Изменяя эти параметры, можно добиться того, что винты не будут образовывать пузырьки, а значит процесса кавитации не будет существовать.

Жесткость воды, ее мощь и разрушительная сила. Столкнувшись с этими физическими силами, столь привычная нам жидкость, становиться очень агрессивной средой.

18.11.2014