В детстве меня забавляло, что когда пьёшь газировку, сильно шибает в нос, аж слёзы наворачиваются. Потом мне сказали, что это растворённый в воде углекислый газ CO2 выходит. Ещё позже - что разлагается неустойчивая угольная кислота Н2CO3.
Спустя ещё некоторое время я узнал, что если подышать гелием из воздушного шарика, голос не несколько секунд становится смешным, мультяшным (это всё потом, оказывается, что скорость звука в гелиевой среде выше, чем в воздушной).
И вот тут у меня возник гениальный, как мне казалось, план: а хорошо бы закачать в газировку не только (или не столько) углекислый газ, но и гелий! Пьёт человек шипучку, и тут же начинает писклявить тоненьким голоском. Прикольно же, согласитесь!
Увы, сказалось плохое знание физики. Я не учёл того, что He, в отличие от CO2, очень плохо растворяется. И вообще, с газами всё очень непросто, их растворимость зависит от целого ряда факторов - природы газа, природы жидкости, температуры жидкости, давления газа и концентрации растворенных в жидкости веществ.
В целом же полезно иметь перед глазами вот такую табличку - вдруг пригодится! (Растворимость здесь выражена в виде коэффициента абсорбции α, равного приведенному к нормальным условиям (0°C и 101,325 кПа) объему газа (м3), поглощенному в 1 м3 воды при парциальном давлении газа 101,325 кПа, или λ, имеющего то же значение, но при общем (не парциальном) давлении 101,325 кПа; q - растворимость газа, вес. %.)
Грубо говоря, при 20 °С в 1 литре воды растворяется не более 8,8 миллилитров гелия. Но целых 0,878 литров CO2.
Что касается температуры, тут довольно интересный момент: если спросить обывателя, какая вода более комфортна для рыб - холодная или тёплая, ответ вроде бы будет очевидным - конечно же тёплая, кому приятно обитать в ледяной среде! На самом деле, всё не так однозначно, ибо как раз в холодной кислорода больше (см. таблицу), а он жизненно необходимо для всех (или - почти для всех). Но обменные процессы быстрее протекают в тепле, поэтому тут имеет место очень сложный баланс комфорта, в котором должно быть хорошо и растениям, и простейшим, и мелким водным организмам, и средним, и крупным.
А теперь непосредственно к теме статьи.
ЗАКОН ГЕНРИ гласит: растворимость газа при заданной температуре прямо пропорциональна его давлению над раствором. То есть закон этот берёт во внимание только один этот фактор, и не касается других. (Правда, на все 100% справедливо это лишь в отношении идеальных и сильно разбавленных растворов, а также сравнительно невысоких давлений. В остальном, Как говорится, есть нюансы.)
Отсюда следует, что если в обычных условиях, при нормальном атмосферном давлении в таком-то объёме жидкости растворяется такой-то объём газа (см. таблицу), то повысить растворимость можно, закачав его в ёмкость под давлением. Что, собственно, и происходит при производстве газированных напитков.
А ещё из этого становится понятно, почему жидкость в бутылке газировки или игристого вина вскипает, стоит только открыть пробку.
Но и здесь есть ряд очень интересных моментов. Помню, в школе нам физик рассказывал один случай из какой-то книги. Суть в следующем: руководство шахты спустилось в недра, на глубину, и их там решили напоить шампанским. А оно оказалось некачественным - по крайней мере, так показалось начальству, потому что напиток почти не пенился. Зато когда люди поднялись на лифте вверх, вот тут началось представление с пеной изо всех щелей. И всё потом, что на глубине было высокое давление, оттого растворённый газ и не желал выходить, но когда давление понизилось, он успешно вышел - через нос и рот.
Ещё один крайне важный момент связан с так называемой кессонной (декомпрессионной) болезнью. Дело в том, что азот хоть и плохо растворяется в воде, но таки он там есть. И в нашей крови тоже. Когда происходит резкое изменение давления в сторону его понижения, он способен образовывать пузырьки - в том числе, и в кровеносных сосудах. Что чревато очень большими проблемами, вплоть до летальных. Этот факт необходимо учитывать, когда водолаз или аквалангист поднимается из глубины, где давление высокое, к поверхности. Если сделать это быстро, неминуемо заработаешь "кессонку" и станешь инвалидом. Поэтому подъём происходит в течение долгих часов. Или, как вариант, можно подняться быстро, но в барокамере, в которой всё равно придётся некоторое время находиться, даже наверху.
Уильям Генри (12 декабря 1774 - 2 сентября 1836) - британский химик, член Королевского общества.
Родился в Манчестере, на северо-западе Англии, в семье владельца химической мануфактуры. Его первым учителем был знаменитый врач Томас Персиваль, который, помимо отличного знания медицины и химии, первым предложил создать Этический кодекс для врачей и хирургов.
Получив начальное медицинское образование, Генри работал в больнице Манчестера, а потом продолжил изучать медицину в Эдинбурге. В итоге он стал-таки врачом в 1807 году, однако собственное плохое здоровье не позволило ему успешно лечить других, и он занялся химией.
Его исследования в области растворимости газов являются классическими, поскольку в результате и появился тот самый закон, названный именем учёного. Но помимо этого Генри изучал ещё и возможности дезинсекции посредством высоких температур (всё-таки врач в нём никуда не делся). А ещё он открыл химическую формулу аммиака и обнаружил различие между метаном и этиленом.
Помимо исследований, на которые он потратил значительную часть семейного наследства, этот человек оставил после себя учебник «Элементы экспериментальной химии», признанный самым удачным учебником по химии первой половины XIX века.
Уильям Генри стал одним из основателей Института механики, который впоследствии стал Университетом Манчестерского института науки и технологии.
...Остаётся лишь догадываться, что заставило его застрелиться в своей личной часовне на Пендлбери, недалеко от Манчестера.
Вы можете поддержать канал, перечислив любую доступную вам сумму на кошелёк ЮMoney 4100 1102 6253 35 (или на карту Райффайзенбанка 2200 3005 3005 2776). И поучаствовать в создании книги по материалам этих статей. Заранее всем спасибо!
