ВОДА В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

На отдельных участках трубки переменного сечения скорость движущейся в ней жидкости различна. Там, где площадь сечения поменьше, жидкость течет быстрее, а там, где побольше - медленнее. Для любого сечения трубки справедливо уравнение Д. Бернулли:

где: r - плотность жидкости;

V - скорость течения;

P - давление жидкости в потоке;

С - величина постоянная.

Из [***, стр. 155 - 158]: "Сумма плотности кинетической энергии и давления в текущей жидкости остается неизменной. ...Чем же сечение трубки, тем больше V, чем больше V, тем меньше P, а это означает, что V может оказаться настолько большим, что давление P станет меньше некоторого критического P*. Газовые или паровые пузырьки, имеющиеся в движущейся жидкости и попавшие в зону, где PP*, пузырьки начинают схлопываться и исчезают.

Схема течения жидкости в трубке переменного сечения

Рассмотрим эксперимент. На рисунке показана схема течения жидкости в трубке переменного сечения (широкая часть переходит в узкую, а затем опять расширяется).

Сквозь трубку проходит вода, гонимая насосом. Ее скорость можно изменять. Вода, текущая медленно, не обнаруживает никаких видимых особенностей. А вот когда скорость достигает некоторой величины - в узком сечении сопла, в области, обозначенной на рисунке "А", главным образом вблизи поверхности сопла появляется белесое облачко, состоящее из возникших пузырьков. Вблизи того места, где пузырьки рождаются, они и схлопываются, если, увлекаемые текущей водой, сместятся в область, где скорость поменьше, а давление повыше. Это схлопывание происходит с большой скоростью и сопровождается рождением звукового импульса.

Для появления и развития каверн необходимо наличие в жидкости "ядер кавитации" - микроскопических включений газа, нерастворимого в объеме жидкости. Обычно предполагают, что эти газовые включения связаны с микроскопическими твердыми частицами, например, частицами пыли.

Зародышевые газовые включения можно дезактивировать либо специальной очисткой жидкости, либо приложением к ней большого положительного давления, которое способствует растворению зародышевых пузырьков.

Мы все время рассуждаем, имея в виду направленный поток жидкости. В действительности - и это легко показать - кавитация может происходить и тогда, когда в жидкости по какой-либо причине возникают участки, в которых скорость ее движения различна. Например, вблизи вращающихся гребных лопастей теплохода, или вблизи стержня, вибрирующего в воде".

Информация, приведенная в предыдущем обзаце, чрезвычайно любопытна. В ламинарном потоке все соседние участки воды движутся с разными скоростями: в центре трубы скорость максимальна, а у стенок равна нулю. Это значит, что в любом поперечном сечении существует также и перепад (градиент) давлений. По формуле Бернулли получается, что у стенок давление в потоке максимально, а в центре трубы - минимально. Эта диссимметрия должна приводить к ослаблению водородных связей между молекулами воды и связей между О и Н. Не исключено, что образуются зародыши газовых и паровых пузырьков. Если труба достаточно длинная, эти газовые включения могут в объеме трубы накапливаться. Именно они могут становиться "ядрами кавитации" в том случае, если на пути потока жидкости встретится сужение сечения.

Но продолжим цитату. "Зарегистрировано множество случаев разрушения гребных винтов быстроходных кораблей кавитационными пузырьками. Эти разрушения иной раз выводят винт из строя всего за несколько часов хода корабля. Пузырьки разрушают металл!

Как это происходит? Есть несколько предположений о механизме передачи энергии летящего пузырька поверхности металла. Достигнув поверхности препятствия, пузырек может быстро схлопнуться, возбудив ударную волну, и это повлечет за собой удар воды по поверхности. Физики, подробно изучавшие кавитационные разрушения металлов, убедились в том, что импульсные давления, воспринимаемые поверхностью, оказываются достаточными, чтобы пузырьки создавали и развивали очаги разрушений на поверхности металла".

ВЫВОД. Если при кавитации быстро разрушаются высокопрочные металлы, то почему нельзя говорить о разрушении молекулярных связей в самой воде?

Вспоминается прочитанная когда-то давно информация. Современный спортивный лук - мощное оружие. Отпустив туго натянутую тетиву, спортсмен легко посылает стрелу на добрую сотню метров. Но не дай Бог проделать это без стрелы - запасенная энергия сломает лук. Конечно, это только аналогия, но ведь действительно может происходить что-то похожее: мгновенное схлопывание пузырька (ликвидация диссимметрии!) высвобождает огромную энергию, которая при отсутствии объекта воздействия (поверхности металла) начинает разрушать сам инструмент - водную стенку пузырька.

Представляет интерес посмотреть нет ли аналогичных процессов при других воздействиях на воду. В статье "Телекинез?.. Без экстрасенсов" [***] приводятся сведения о взаимодействии жидкости с лучом лазера. В прозрачную кювету с темной жидкостью направляли луч аргонового лазера. "От нагрева освещенный объем жидкости вскипал. Вверх устремлялись мириады мельчайших пузырьков. Однажды, когда фокусировку луча сделали более "жесткой" (плотность излучения накачки увеличили в несколько раз), в кювете словно застучал невидимый движок: она завибрировала, стала подскакивать и ...упала.

Приписав случившееся своей неловкости, экспериментаторы опыт повторили... и едва успели подхватить взбунтовавшийся сосуд. Тогда установили его на наклонную подставку, рассудив, что банка в гору не пойдет. И что же? Начали опыт, и... непокорный стеклянный предмет упорно полз вверх".

Что же за силы двигали сосуд? "Обычная кавитация - поясняет автор статьи - у многих ассоциируется с тем разрушительным действием, которое она оказывает на судовые винты. Действительно, при этом в жидкости образуются области пониженного давления, в них образуются полости, каверны. Те, попадая в зону повышенного давления, мгновенно схлопываются. Следует гидравлический удар и скачок температуры. Такое комбинированное воздействие температуры и давления способно разрушить даже очень прочные стали.

Здесь ученые впервые столкнулись с эффектом: кавитацию вызывало не изменение давления в жидкости, а ее нагрев. Пузырек рос в горячей жидкости, а схлопывался в холодной. Этот процесс назвали термокавитацией, а движок соответственно термокавитатором".

Состав жидкости не сообщается, так как авторы открытия считают, что это "ноу-хау". Не сообщается и о том, что же происходит с самой жидкостью в результате схлопывания пузырьков.

Что же мы надеемся увидеть, разглядывая останки разрушенной кавитацией молекулы воды? Только то, что в ней может быть: ионы водорода и кислорода Н и О, атомарные частицы Н и О, молекулы Н₂и О₂, гидроксильную группу ОН-. Вспомнив эффект Рассела, добавим к этому списку возбужденные молекулы водорода и кислорода Н₂* и О₂*. Может образоваться, и ее наблюдали, перекись водорода Н₂О₂. Перекись, в зависимости от среды, может разлагаться на Н₂О + О (в кислой среде) или на НО₂+Н (в щелочной).

Из всего этого изобилия отметим, прежде всего, кислород в атомарном виде. Конечно, должен быть и водород, но он гораздо легче и свободно уходит вверх, где, частично рекомбинируя с кислородом, скапливается в верхней части закрытой емкости. Если же емкость открыта, водород уходит в атмосферу. Тот факт, что многие исследователи неоднократно наблюдали в омагниченной воде "активный" кислород, частично подтверждает наши предположения.

Наличием в омагниченной воде атомарного кислорода можно объяснить и эффект уменьшения накипи на стенках водогрейных котлов. В обычной водопроводной воде всегда присутствует кальций. Ионы Са⁺ окисляются атомарным кислородом:

Окись кальция, соединяясь с водой, образует гидрат окиси кальция. Это реакция гашения извести, которая проходит с выделением значительного количества тепла:

Гидрат окиси кальция - сильное основание, хорошо растворимое в воде. Аналогичные реакции проходят и в том случае, когда атомарный кислород взаимодействует с уже имеющимися отложенияим на стенках котла. В литературе [***] отмечается, что накипь может разрыхляться омагниченной водой и легко отделяется от металлической поверхности. Бельгийская фирма (***) занимается успешной реализацией устройств для уменьшения накипи уже более (***) лет.

ВЫВОД. Свойства воды в сильной степени зависят от растворенного в ней атомарного кислорода; присутствие в воде кальция, магния и других растворенных веществ приводит к связыванию части кислорода. Однако, учитывая, что концентрация этих веществ может быть чрезвычайно различной, следует ожидать также большого разнообразия свойств у "накислороженной" воды (этим, к примеру, может быть объяснена встречающаяся невоспроизводимость опытов с омагниченной водой).

Пора уже вспомнить и о противоречии омагниченной воды (см. раздел 3). Нам удалось построить модель, объясняющую "активность" воды: происходит насыщение ее атомарным кислородом; этот кислород может появиться благодаря кавитации; кавитация может произойти из-за уменьшения давления в воде ниже критического; в свою очередь, давление может измениться благодаря скорости движущейся воды.

Отметим, что эта причинно-следственная цепочка выстроена в соответствии с положениями принципа компенсации. Осталось объяснить, каким образом магнитное поле может повлиять на скорость потока, и наше противоречие будет разрешено. Как и в предыдущих случаях, постараемся воспользоваться ресурсами системы, и не станем привлекать для объяснений ничего лишнего со стороны.

Рассмотрим модель установки. Пусть соленоид будет установлен на трубе (Рис.4; поз. А) - вид снаружи, поз. В) - вид в разрезе). Что происходит при включении поля? Прежде всего отметим, что вода имеет диамагнитные свойства (коэффициент ее магнитной проницаемости μ=0,999991), и при взаимодействии с магнитным полем из него выталкивается. В результате должна возникнуть сила, тормозящая поток. Так как число молекул воды в каждой единице объема одинаково, то эпюра тормозящих сил будет представлять собой прямую линию.

Итак, внутри соленоида и непосредственно перед ним в потоке возникает участок сжатия, где давление жидкости выше, а скорость движения меньше, чем в остальном потоке. Но, благодаря объемной прочности жидкости, ее поток неразрывен, и непосредственно за участком сжатия должен образоваться участок растяжения (диссимметрия!), где давление меньше, а скорость выше, чем в основном потоке (точка "С" на рис.4). Возникновение под действием поля градиента давления может вызвать в воде эффект кавитации аналогично тому, как возникает она в сужающейся трубке, но только безо всякого сужения.

Представляет интерес изучение взаимодействия поля и потока жидкости при разных вариантах направления поля (перпендикулярно потоку и параллельно ему - встречно и согласно), разной его форме (поле постоянное, импульсное,

Рис.4. Модель установки

вращающееся, однородное и неоднородное), при однократном или многократном воздействии поля на воду и т.д. Но это предмет отдельного, преимущественно экспериментального, исследования.

Источником "ядер кавитации", как отмечено выше (см. раздел 6), могут быть газовые включения, образующиеся за счет "поперечного" градиента давления в движущемся ламинарном потоке жидкости. Кроме того, магнитное поле также способно снести свою лепту. Так в литературе [***] отмечается: "Е. З. Гак расчетами показала, что при протекании через магнитное поле воды, содержащей ионы, благодаря силам Лоренца возникают гидродинамические колебания разной частоты. Механизм их влияния на свойства воды может быть различным. Представляется интересным проследить, как влияют такие пульсации плотности на флуктуацию концентрации растворенных газов. При слишком большом перепаде давления это приводит к возникновению устойчиво существующих зародышей пузырьков. При меньшем же перепаде давления могут образовываться предзародышевые местные скопления газа, значительно изменяющие структуру воды".

Добавим к этому, что образовавшиеся в потоке зародыши пузырьков и "предзародышевые местные скопления газа" состоят преимущественно из кислорода и водорода. При этом нелишне учесть свойства этих газов: водород диамагнитен (для газообразного водорода #&956;=0,999937) и, подобно воде, будет выталкиваться из магнитного поля; кислород же обладает парамагнитными свойствами (#&956;=1,000017) и будет в магнитное поле втятиваться (опять диссимметрия!). Это также должно способствовать разрыву связей между Н и О.

В приведенной выше цитате из [***] обращает на себя внимание фраза "гидродинамические колебания разной частоты". При совпадении этих частот с частотой собственных колебаний кавитационных пузырьков возможно возникновение резонанса: резкое, во много раз, усиление эффекта воздействия на воду при практически неизменном расходе энергии. Именно этим можно объяснить волнообразный характер кривой, показывающей зависимость эффекта накрашиваемости (читай - эффекта "накислороживания" воды, используемой для получения красильного раствора) от напряженности магнитного поля и наличие на этой кривой явновыраженных экстремумов [***].

Это же явление резонанса, судя по всему, наблюдали авторы открытия термокавитации при работе их термокавитационного движка [см. раздел 6].

Для полноты картины отметим, что в процессе воздействия магнитного поля на протекающую воду имеет место целый ряд физических эффектов - Фарадея, Коттона-Мутона, Керра, Квинке, Джоуля, а возможно и другие [18, стр. 27, 39, 40, 50, 88]. Правда, все они чрезвычайно малы для того, чтобы произвести заметное изменение свойств воды. Но не исключено, что их воздействие необходимо учитывать совместно с другими, более "сильными" эффектами, например, наряду с кавитацией.

ВЫВОД. Следует согласиться с учеными, утверждающими, что магнитное поле, действующее на воду непосредственно, не способно вызвать в ней явновыраженных изменений свойств. В то же время, поле может инициировать в движущемся определенным образом потоке процесс кавитации, который, в свою очередь, способен разрушить водородные связи в молекулах воды, насытить поток активными атомарными частицами О и Н.

Воспользовавшись образным сравнением, можно сказать, что магнитное поле выполняет одновременно две роли - спускового крючка (создание "ядер кавитации") и затвора с боевой пружиной (создание градиента давления в ламинарном потоке), дающих возможность возникнуть кавитации, разрушающей воду.

Именно в этом состоит разрешение противоречия омагниченной воды. Используя теперь термин "омагниченная вода", следует представлять, что речь идет о воде "газированной" и, прежде всего, насыщенной активным атомарным кислородом.

Критерием истины, как известно, является практика. Поэтому, сколько аргументов в пользу выдвинутой гипотезы ни приводи, а нужна экспериментальная проверка. Как ее осуществить?

Необходимо, прежде всего, собрать установку для омагничивания воды. Параметры такой лабораторной установки приведены в [***]: скорость движения воды 0,1-2,0 м/с, напряженность магнитного поля 4-800 кА/м (примерно до 7000 эрстед). В [***] приведены оптимальное значение скорости воды в поле - 0,49 м/с (при этом число Рейнольдса Re = 2450) и два значения напряженности магнитного поля (800 - 1000 и 3800 - 4000 эрстед), при которых эффект воздействия на воду максимальный.

Судить о наличии атомарного кислорода в воде можно по косвенным признакам, например, по повышенной интенсивности окисления металлов, однако для количественной оценки лучше воспользоваться соответствующими приборами.

В качестве противоположного эксперимента можно проверить наличие водорода. Следует только учесть, что он из воды достаточно быстро выделяется. В качестве "лакмусовой бумажки" можно применить желтую соль молибдена (в присутствии атомарного водорода она синеет). Можно также использовать, как и при проверке эффекта Рассела, высокочувствительные фотопластинки для ядерных исследований (в них атомарный водород должен создавать скрытое изображение).

А пока, до этих экспериментов, приходится надеяться, что все обстоит так или почти так, как изложено выше.

Если гипотеза о "накислороживании" воды при ее магнитной обработке подтвердится, возникнет возможность осознанного управления технологическим процессом. Вот только некоторые предварительные предложения:

1. Для усиления кавитации выполнить в месте расположения магнитной системы на трубе сужение; проверить, как отличаются результаты при отключенном и включенном магните.

2. Проверить предварительное "газирование" воды (например, углекислым газом) в качестве источника дополнительных "ядер кавитации".

3. Подобрать оптимальную форму магнитного поля и его направление; установить, какой режим обработки целесообразнее - одноразовый или многоразовый, например, по замкнутому циклу.

4. Проверить влияние на свойства омагниченной воды растворенных в ней Ca, Mg и других веществ при разной их концентрации.

5. Использовать для инициирования кавитации в потоке воды лазерное, ультразвуковое или электролитическое воздействие; совместить это воздействие с магнитной обработкой.

6. Определить оптимальную и поддерживать на постоянном уровне температуру обрабатываемой воды.

7. Перед омагничиванием воды измерять ее объемную прочность и, при необходимости, изменять ее таким образом, чтобы эффективность насыщения атомарным кислородом возросла. В перспективе процесс может быть автоматизирован.

Для квалифицированного рассмотрения реакций взаимодействия атомарного кислорода с красителями, выяснения роли активного атомарного водорода и т. д. к работе целесообразно подключить химика-профессионала.

Выдвинута рабочая гипотеза, объясняющая повышенную активность воды, прошедшей обработку магнитным полем. При проведении работы были использованы исследовательские инструменты: (1) понятие диссимметрии, (2) учет ресурсов системы, (3) противоположный эксперимент, (4) принцип компенсации и (5) разрешение противоречий. А также (6) - постановка задачи в виде противоречий между известными законами природы и результатами эксперимента.

После получения предварительных результатов, подтверждающих правильность гипотезы, исследовательская работа может быть продолжена.

Июнь - июль 1994 года

1. Белостоцкий Ю.Г. "Энергия: что это такое?", С.- Пб. Дом научно- технической информации, С.- Петербург, 1992 г.

2. Кузнецов М.А., Мильман Б.Л., Шевченко С.М. "Облик молекулы", Ленинград, "Химия", 1989 г.

3. Митрофанов В.В., Колпакова Л.И. "Влияние качества поверхности при механической обработке на величину деформации пластинок германия и кремния", Электронное приборостроение, Изд. "Энергия", 1975 г.

4. Митрофанов В.В., Литвиненко С.А. "О природе эффекта Тваймана", Сборник ВИМИ "РИПОРТ" № 16, 1976 г.

5. Russel W. J. Proc. Roy. Soc. 61, 424. London 1897.

6. Бродский А.И. "Физическая химия", том 2, Госхимиздат, 1948 г.

7. Вуд Р. "Спонтанное накаливание вещества в атомарном водороде", Proc. Roy. Soc. 102, 1 (1922).

8. Митрофанов В.В., Соколов В.И. "О природе эффекта Рассела", Физика твердого тела, т. 16, 1974 г.

9. Ожегов С.И. "Словарь русского языка", Москва, "Русский язык", 1986 г.

10. Классен В.И. "Вода и магнит", Изд. "Наука", Москва, 1973 г.

11. Авторское свидетельство СССР 1183584 МКИ D 06 P 3/60.

12. Справочник для изобретателя и рационализатора, "МАШГИЗ", Москва - Свердловск, 1962 г.

13. Гегузин Я.Е. "Пузыри", Москва, "Наука", Библиотечка "Квант", 1985 г.

14. [***] Перевозчиков А. "Телекинез?.. Без экстрасенсов", "Техника - молодежи", № 11, 1989 г.

15. [***] Мальцева Т.Н. "Интенсификация процессов крашения текстильных материалов путем магнитной обработки водных растворов", автореферат диссертации, Иваново, 1993 г.

16. [***] БСЭ, 2-е издание, том 19, статья "Кавитация".

17. [***] Онацкая А.А., Музалевская Н.И. "Активированная вода", "Химия - традиционная и парадоксальная", Ленинград, Изд. Ленинградского университета, 1985 г.

18. Ланге В.Н. "Физики и физические явления", Кишинев, Изд. "Штиинца", 1985 г.