Юрий Новиков - Вода и жизнь на Земле

Многие вещества проникают в организм через пищу, обязательной составной частью которой является вода. В организме человека обнаружено около 40 элементов периодической системы Менделеева, и в первую очередь кислород, углерод, водород и азот, содержание которых наиболее значительно. До 80 % минеральных солей (кальций, магний, натрий, калий, фосфор и др.), входящих в состав всех клеток и тканей человеческого тела, поступают в организм с водой. В составе живой ткани эти элементы чаще находятся не в свободной форме, а в виде химических соединений.

Необычайно важную роль в живом организме играет вода, это простое химическое соединение водорода и кислорода. В сложном процессе обмена веществ она занимает центральное место. При обязательном участии воды протекают физические и химические реакции. Являясь хорошим растворителем, она выполняет функции «перевозчика» солей и т. п.

Мы привыкли к воде, как привыкают к самым обычным явлениям — ведь она всегда с нами: в быту, на работе, в природе. Широкая распространенность воды породила представление о ней как о весьма простом теле. В течение многих веков ее принимали за элемент. Сейчас уже никто этого не скажет.

Вода — совершенно необыкновенный минерал. Прежде всего потому, что это самое известное и вместе с тем самое загадочное вещество. О воде, знакомой человеку с колыбели, написаны бесчисленные монографии, ученые продолжают изучать ее свойства. И тем не менее трудно найти другое вещество, в котором было бы спрятано столько труднообъяснимых качеств.

Необыкновенность физико-химических свойств молекул воды основана на способности их изменять структуру водородных связей. Эти связи легче разрушаются и быстро восстанавливаются. Между молекулами воды идет интенсивное взаимодействие, в результате происходит быстрое изменение их структурной решетки. Этим отличается структура молекул воды от других веществ, например твердых кристаллических тел, у которых существует устойчивая структурная решетка. Необыкновенность свойств молекул воды — одна из важнейших основ сложных биохимических реакций, присущих процессам жизни на нашей планете. Чтобы лучше понять роль воды в жизненных процессах, познакомимся со строением и свойствами ее молекул.

Вода состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода. Все, казалось бы, просто. Но на самом деле есть 42 сочетания этих атомов в молекуле воды, и 9 из них — устойчивы. Значит, наша обычная Н 2O состоит из смеси девяти видов воды, имеющих весьма различные химические свойства.

Эта бесцветная и безвкусная жидкость обладает совершенно уникальной способностью образовывать необыкновенно прочную поверхностную пленку. На ней может лежать стальная игла, если, конечно, ее осторожно опустить. Более того, установлено, что чем чище вода, тем сильнее растет ее поверхностное натяжение, и если бы удалось получить когда-нибудь абсолютно чистую, без всяких примесей воду, то, как полагают ученые, по озеру такой воды можно было бы не только ходить, но и кататься на коньках.

Давно известна людям сила воды. Когда мифический Геракл приступал к свершению своего седьмого по счету подвига, он призвал на помощь силы природы. Чтобы расчистить конюшню царя Авгия, он запрудил реку, и взволновавшийся поток сделал то, что было не по плечу ни одному из эллинов.

Вода заставляет жернова мельниц молоть зерно, крутит колеса пароходов, вращает роторы гидротурбин, побуждая бежать по проводам электричество. Казалось бы, исчерпаны разнообразные возможности этого «исторического» вида энергии, узнаны все его способности. И в то же время нет, не все!

Водная струя диаметром 3–4 мм, подаваемая под давлением от 300 до 500 атм, режет «черный камень» — уголь. При давлении, в 5 раз большем, — мрамор, гранит, песчаник. Срезы аккуратные, гладкие — как ножом (цифра для сравнения: в водопроводном кране вода течет под давлением в 0,5 атм).

В нашей стране созданы основы гидроэкструзии — перспективного метода обработки материалов жидкостью высокого давления.

Метод гидропрессования, у истоков которого стоял выдающийся советский физик академик Л. Верещагин, обеспечивает ювелирную точность изделий при больших скоростях технологического процесса.

Гидромеханический способ добычи угля — один из прогрессивных. В Кузбассе и Донбассе, например, действуют целые шахты гидродобычи, где операции по выемке и погрузке угля выполняет вода. Производительность таких шахт очень высока. К обычным угольным комбайнам разработаны гидронасадки — дополнение для более эффективной и облегченной добычи угля. Работают они в комплексе с основными узлами машины — резцом, выгребающим устройством, конвейером. Но главное преимущество, которое дает приспособление, — это снижение запыленности воздуха в забое.