Что тяжелее вода или. Что легче лед или вода? Вода из родника
К сожалению отечественный бензин еще далек от совершенства. И каким бы хорошим с виду он бы не казался, в нем всегда есть посторонние примеси, в частности вода.
Заправляя автомобиль, всегда с горючим в бак попадает небольшое количество воды.
Если быть откровенным, то воды попадает ничтожное количество, но...
Дело в том, что вода очень плохо смешивается с бензином, можно сказать почти не смешивается и до полноты картины она еще и тяжелее.
И попадая в бак вместе с бензином вода опускается вниз и оседает на дне бензобака. И там постепенно накапливается.
И удалить её оттуда довольно непросто. Не нужно надеяться, что она выйдет сама по себе. Когда топливный насос будет захватывать исключительно воду двигатель заглохнет.
Какими проблемами может грозить вода в бензобаке? Пока бак полный, то практически никакими, но когда горючее на пределе то бензин с водой попадет в топливную систему.
В теплое время года это обернется плохой, нестабильной работой двигателя, потерей мощности... Это не критично, хотя и неприятно.
А вот зимой, топливная система может замерзнуть, особенно если машина ночь простоит на улице. И вернуть автомобиль к жизни может только отогрев его в теплом боксе.
Так как быть, если вода в бензине присутствует на каждой заправке, как не допустить попадание воды в топливную систему?
На самом деле удаление воды из бензобака операция совсем не сложная. И дя этого не придеться какими-то хитрыми методами её извлекать из недр автомобиля.
А поможет в этом спирт. В спирте в отличие от горючего, легко растворяется вода. Бензин легко растворяет спирт с водой. Вот и все!
Залив около стакана чистого (обязательно не разведенного!!!) спирта в бак автомобиля можно легко избавиться от проблем.
Двигатель легко переработает смесь бензина со спиртом и водой.
К тому же доля воды и спирта будет относительно горючего настолько мала, что мотор её просто не почувствует.
Еще по теме:
505sovetov.ru
Вода в бензобаке – что делать и какие симптомы?
Как вода может попасть в бензобак?
В принципе, в этом нет ничего сложного. Дабы не запутать вас и не перегрузить информацией, возьмем два самых распространенных способа, как вода оказывается в бензобаке:
- Первый способ – это попадание воды в бак вместе с топливом. Ни для кого не секрет что в бензине содержится большое количество примесей, в том числе и воды;
- Вода образовывается в баке в результате естественного процесса, именуемого конденсатом. Большинство автовладельцев заливают бензин в бак по мере необходимости и, большая часть бака, таким образом, пустая. Если бак не полный, то в результате разницы температур на внутренних стенках образовывается конденсат, вода, и оседает потом на дне бака, так как вода тяжелее бензина.
Вода в баке становится причиной коррозии бензобака, как результат – возникает необходимость его замены. Вода не лучшим образом влияет на топливный насос и на распылительные форсунки инжектора, они также долго не смогут работать в таком режиме. Наконец, если вода оказывается в топливных магистралях в зимнее время, она просто может замерзнуть и создать пробку. Результат – вы просто не сможете запустить двигатель автомобиля.
Попадая в камеру сгорания, вода приводит к образованию коррозии на стенках цилиндра двигателя, а это тоже весьма серьезная проблема.
Как определить, что вода в бензобаке?
Симптомы попадания воды в бак не заставят себя долго ждать, первым кто отреагирует на это, будет двигатель. Если в баке было достаточно солидное количество воды, запустить двигатель будем довольно тяжело. Касается это только запуска на холодную, то есть когда мотор прогрет, он заводиться будет хорошо, а вот, к примеру, если вы заводите двигатель утром, то придется попотеть.
Второй симптом – это неровная работа двигателя. Плавающие обороты, или если двигатель глохнет – все это является признаком воды в баке.
Что делать, если вода в бензобаке?
Существует несколько способов удаления воды из бака автомобиля.
- Промывка бака. С бензобака необходимо слить имеющийся бензин, демонтировать бак с автомобиля. Затем нужно залить небольшое количество бензина, закрыть пробку бака и, как следует потрясти. Сливаем бензин, устанавливаем бак на место и заливаем топливо под завязку.
- Если снимать бак с автомобиля не хочется, то можно просто откачать имеющийся бензин из бака, затем залить новый бензин в небольшом количестве, раскачать автомобиль и слить топливо снова. Это, своего рода, щадящая промывка.
- Если уж совсем не хочется марать свои руки, можно прибегнуть к использованию топливных присадок, которые заливаются прямо в бензобак. Присадки сворачивают молекулы воды и те, в свою очередь, просто сгорают в цилиндрах двигателя.
- Удаление воды из бензобака можно произвести и с помощью обычного спирта. Спирт отлично испаряет воду, поэтому для удаления воды можно залить стаканчик спирта в бак. Этому методу уже не один десяток лет, но он отлично себя показывает и по сей день.
Как избежать попадания воды в бак?
Заправляйтесь только на проверенных заправках, где в качестве бензина вы полностью уверены.
pro-tachku.ru
Вода в бензобаке: причины появления, удаление, профилактика
Вода в бензобаке - довольно распространенная проблема, причем догадываться о её наличии могут далеко не все автомобилисты. Между тем лишняя жидкость в топливной системе - совсем не то, что прописано вашему железному другу.
Каким бы способом вода не попала в бензобак, ни к чему хорошему это не приведет
Узнать, что в бензобак попала вода, довольно легко. Для этого не потребуется регулярно снимать бак, сливать топливо или проводить какие-либо сложные экспертизы, достаточно знать поведение своего автомобиля. Часто распространены следующие ситуации:
- Утром без видимых причин вы не можете завести автомобиль или он заводится, но далеко не с первого раза. Если с аккумулятором все в порядке, а вчера машина работала исправно, в бак попала вода. Бензин имеет меньшую плотность и поднимается вверх, а вода скапливается на дне бака. Большинство автомобилей берут бензин со дна, а в вашем случае топливная система получает воду, которую втягивает бензонасос.
- Вторым симптомом воды в бензобаке является неправильное функционирование двигателя. Он как будто троит, но при этом свечи в порядке, цилиндры работают все и обороты выставлены правильно. Причиной является разбавленное водой топливо.
Как вода попадает в бензобак
Чаще вода попадает в бак несколькими способами. Первая причина – попадание вместе с топливом. Бензин содержит много примесей, но если он низкого качества, в нем будет большая примесь воды, которая осядет на дне бака. Не стоит заправляться на малоизвестных заправках, которые могут предложить разбавленный бензин.
Вторая распространенная причина – образование конденсата. Бензобак автомобиля негерметичен, в нем находится бензин и воздух. В воздухе содержится определенное количество влаги, которая осядет на стенках бака, если он не полный, и со временем попадает в топливо и на дно, затрудняя работу двигателя. Конденсат скапливается медленно. На то, чтобы на дне бака скопилось достаточное количество воды, может потребоваться несколько лет. Чаще эта проблема беспокоит автолюбителей, живущих во влажном климате и в межсезонье, когда воздух становится крайне влажным.
Конечно, вы и сами можете налить воду в бензобак (спрашивая себя: «а что будет в этом случае?»), так не стоит в этом случае даже удивляться неполадкам в работе авто.
Опасность воды в баке
Если автомобиль бензиновый и карбюраторный, вода для него не сильно страшна, так как часть влаги скопится на дне карбюратора, и вы сможете без труда ее вылить. Инжекторные и дизельные машины страдают намного больше.
Самую большую опасность вода представляет в зимнее время года: с наступлением мороза она нередко замерзает. Вода и бензин не смешиваются, поэтому ледышка будет препятствовать попаданию топлива в топливную систему. Также может сломаться бензонасос.
Если машину удалось завести, двигатель работает неправильно: машину будет дергать, на подъемах она едет с трудом. Особенно это заметно на неровном дорожном покрытии.
Если вода попадет в топливопровод, в мороз она замерзнет. В результате топливо не сможет снабжать двигатель, и автомобиль перестанет заводиться и ехать. Еще одна опасность в том, что вода способна серьезно повредить распылители инжектора, потому что при замерзании она расширяется. Система впрыска топлива замерзает и перестает работать.
Прицеп для легкового автомобиля под силу сделать самостоятельно. Как именно - смотрите здесь.
Не будет лишним узнать, как убрать трещину с лобового стекла.
Распространенная ошибка автовладельцев заключается в том, что они думают, что закончился бензин, и заправляют машину, пытаясь ее завести. Однако этот метод не помогает, и проблема не исчезает; в результате таких попыток нередко выходит из строя бензонасос и сядет аккумулятор.
Если машина попадет в тепло, то лед, занявший топливопровод, превратится в воду и попадет в двигатель; отсюда вытекает еще более неприятная проблема – при попадании воды в цилиндр может произойти гидроудар, и двигатель придет в негодность. Вам придется делать дорогостоящий ремонт.
Другие неприятности, которые происходят из-за воды в теплое время года – это образование ржавчины в тех местах, где накапливается вода и соприкасается с металлическими частями конструкции.
Удаление воды из бензобака
Для того чтобы вода не скапливалась в баке из-за природных условий, осенью нужно проводить с автомобилем следующую профилактику. Бензобак требуется опустошить. Сделать это возможно естественным образом, истратив бензин или откачав горючее при помощи специального насоса. Насос вытягивает и воду, поэтому снимать бак вам не потребуется. Эта же процедура возможна в любое время, если вы обнаружили в баке признаки появления воды.
Некоторые модели бензобаков имеют снизу специальную пробку для слива топлива: если у вас установлена такая модель, насос вам не потребуется. После того как бак высохнет, его потребуется залить до состояния полного. Это предотвратит образование конденсата.
Существуют и другие способы борьбы с водой в бензобаке. Некоторые владельцы автомобилей пользуются автохимией, которая при добавлении в топливный бак связывает молекулы воды. Это обезопасит машину, но не избавит от посторонней жидкости. Пользоваться такими технологиями стоит осторожно, потому что нельзя с уверенностью сказать, каким образом они влияют на двигатель.
Если автомобиль дизельный, иногда используют следующий способ: 50 литров топлива разбавляют 0,5 литрами машинного масла. Масло смешивается с водой, и получившаяся эмульсия сгорает.
Для бензинового автомобиля применяют и такой способ: в бак заливают стакан медицинского спирта. Данная жидкость легко смешивается с водой и создает горючую смесь. Если медицинского спирта нет, берут любой другой, важно, чтобы он горел. Полученная в баке смесь смешивается с бензином и сгорает, не причиняя вреда двигателю и топливной системе. При этой процедуре требуется, чтобы бензина в баке было как можно больше, поэтому имеет смысл залить емкость целиком перед тем, как вы добавите в нее спирт.
Однако спирт имеет еще одну особенность: он обязательно поднимет осадок, который скапливается на дне бензобака. Чтобы не произошло неприятностей, потребуется заменить топливный фильтр, так как осадок приведет к ускоренному засорению. Заливать спирт рекомендуется осенью, когда первые заморозки еще не наступили: это позволит вам уберечь машину от образования в баке или топливной системе льда.
Существует еще один способ избавиться от воды: жидкость откачивают через топливную рампу. Чтобы добраться до нежелательной влаги, потребуется открутить золотник топливной рампы и подсоединить к нему шланг. Затем через диагностическую колодку на бензонасос потребуется подать напряжение. Воду из бака сливают.
Еще один вариант – снять бензонасос и откачать воду через трубку. Потребуется шланг от медицинской капельницы, который опускают на дно бака. Ниже бака помещают ведро, в которое вы опустите второй конец шланга. У вас получатся сообщающиеся сосуды, и вода перейдет в нижний сосуд (ведро).
Профилактика
Для того чтобы вода в бензобаке не образовывалась, принимают следующие профилактические меры:
- Автомобиль требуется заправлять только на проверенных АЗС.
- Бензобак рекомендуют держать полным постоянно.
- Осенью в бак требуется добавлять 0, 2 литра спирта.
- Чтобы хулиганы не налили в бак авто воды или не насыпали туда вредные вещества, емкость запирают, используя специальную крышку с замком.
Итог
Конечно, вода есть в любом бензобаке, главное - вовремя выявить симптомы пагубного влияния жидкости на ваш автомобиль. Помните, что профилактика поможет минимизировать риск неблагоприятного исхода, а в случае чего можно воспользоваться несколькими способами для удаления воды из бензобака.
ProCrossover.ru
Мотоциклы Урал и Днепр
manowarвоопчем вопросец.. мне не по карману ежедневно очищать всю топливную систему от воды. существует ли средство,способное связать воду и бензин и худо-бедно на этой кошмарной смеси ездить? народ доливает в бак ацетон(превосходно растворяется и воде и в бензине) , но как-то побаиваюсь из-за разрушения прокладок,запорных клапанов карбов(ацетон разрушает резину, делает её "деревянной" ,крошащейся).... кто чем пользуется? а то натурально, ежеутренне выливаешь из бака кубов 50 воды и литр полтора бензина..... да и забодался ужо отверткой карбы ковырять...
ПС вода в бак проникает в виду регулярных поездок под дождем, уплотнения не помогают, сливать всё из бака тож не по карману...
пришпандорь зонтик над пробкой бака
Х.З. ЛИЧНО Я БОЮСЬ В БАК ЗАЛИВАТЬ ЧТО-ЛИБО КРОМЕ БЕНЗИНА. МОЖЕТ СТОИТ ПОДУМАТЬ НАД КРАНИКОМ. ВОДА ТЯЖЕЛЕЕ БЕНЗИНА И ОСЕДАЕТ НА ДНЕ БАКА И ПОПЛАВКОВЫХ КАМЕР СООТВЕТСТВЕННО. ЕСЛИ УДЛИНИТЬ ПРИЕМНЫЕ ТРУБКИ ТОПЛИВНОГО КРАНА, НЕ ЕЗДИТЬ НА РЕЗЕРВЕ В ДОЖДЛИВУЮ ПОГОДУ. ПРАВДА БЕНЗИНА НАДО БУДЕТ БОЛЬШЕ ЛИТЬ НУ И ЕСТЕСТ-НО ВОДУ ВРЕМЯ ОТ ВРЕМЕНИ СЛИВАТЬ. НУ И НА КАРБАХ НАМУТИТЬ ЧТО-НИБУДЬ ТИПА СЛИВНЫХ ОТВЕРСТИЙ. С ПРОБОЧКОЙ НА РЕЗЬБЕ.
для axl:да, всё это решается снятием поплавковых камер... в продаже в автохимии есть подобные средства,предназначенные для очистки топливной системы от воды??
экий ты, право! дешевле с прокладенью под пробкой разобраться чем всякое говно, денег небось стоящее, в бак лить!
В Мото кто-то рекомендовал изопропиловый спирт(ИПС) - типа по полстакана в бак и порядок. Вроде воду связывает. Еще такая мысля: пробку сделать герметичную, а вентиляцию бака - трубочкой внутри от горловины вниз, сквозь бак и отвести куда - нибудь - типа решить проблему хирургическим путем З.Ы. -Предсавляете, доктор, пришел уши лечить, а хирург говорит - надо их отрезать! - Да, им бы только резать... Но вы не волнуйтесь, я вам дам таблетку - они сами отвалятся...
Литр – это единица объема для жидких веществ. Литрами допустимо измерять также сыпучие вещества с достаточно мелкой фракцией. Для прочих твердых тел используют понятие кубический метр (дециметр, сантиметр). Определение термина и понятия литра было сформулировано Генеральной конференцией по мерам и весам в 1901 году. Определение звучит следующим образом: 1 литр – это объем одного килограмма чистой пресной воды при атмосферном давлении 760 мм ртутного столба и температуре +3,98оС. При этой температуре вода достигает наибольшей плотности.
Пар, вода и лед – это состояния одного и того же вещества, молекула которого содержит два атома водорода и один атом кислорода. Разница между водой в жидком состоянии и твердом заключается в особенностях межмолекулярных построений. В жидкой субстанции вода имеет большую плотность, чем в твердом.
Перейдя температурный порог в +3,98оС, плотность воды снова начинает уменьшаться, и при +8оС опять достигает тех же значений, что и при нуле.
Что тяжелее?
Если в какой-либо сосуд налить, к примеру, воды, она будет иметь объем, равный одному литру. Если вы подвергните эту воду заморозке, то при той же массе в 1 кг, вода, замерзая, будет стремиться занять больше места в сосуде. Закрытый сосуд, ограниченный емкостью 1 кв. дм (1 литр), лед разорвет. Получается, что при одинаковой массе жидкой и замороженной воды, лед будет иметь больший объем, что нарушит первоначальное условие.
Если же изначально исходить из равенства объемов, и замороженную воду – кусок льда – ограничить размерами куба со стороной, равной 1 дм (1 л), то его масса станет меньше первоначального килограмма. Как может быть иначе, если вы обрежете и удалите часть льда, подгоняя кубик под заданный объем. Поэтому вода в объеме литра тяжелее льда в том же объеме.
Если поставить на заморозку литровую с 1 000 мл воды (1 литр), то в процессе отвердения из нее выльется примерно 80 мл воды. А чтобы получить 1 литр льда, достаточно заморозить 920 мл воды.
Заморозить и восстановить
Сегодня все труднее встретить чистую природную воду. Особенно в условиях города, где она, прежде чем попасть в квартиру, фильтруется, хлорируется, подвергается другим видам физической и химической обработки. Чистая вода становится дефицитом, стоимость добываемой воды из артезианских скважин растет. Однако вода, оказывается, восстанавливает свою изначальную структуру и энергетику после заморозки – она очищается. Поэтому: пейте талую воду! Не зря на нее так хорошо реагируют весной все растения и с удовольствием пьют животные.
Удивительная способность льда всплывать и курсировать на поверхности воды объясняется ни чем иным, как элементарными физическими свойствами, который изучают в курсе средней и старшей школы. Доподлинно известен тот факт, что вещества при нагревании имеют свойство расширяться, как, например, ртуть в градуснике, также и вода при понижении температуры замерзает и увеличивается в объемах, образуя на поверхности водоемов корку льда.
Увеличение объема замерзшей воды нередко играет злую шутку с теми, кто забывает емкости с жидкостью на морозе. Вода буквально разрывает тару.
Мнение о том, что во вновь образованной толще льда появляются микроскопические поры, заполненные воздухом, не является ошибочным, но и не может объяснить факт всплывания должным образом. В соответствии с принципами, выведенными и сформулированными древнегреческим ученым, получившими впоследствии название закон Архимеда, тела, которые погружаются в жидкость, выталкиваются из нее с силой, которая равна весовым характеристикам жидкости, вытесняемой данным телом.
Физика воды
Доподлинно известно, что лед примерно на одну десятую легче воды, именно поэтому гигантские айсберги погружены в океан примерно на девять десятых своего общего объема и видны лишь на небольшую долю. Данные весовые объясняются свойствами кристаллической решетки, которая у воды, как известно, не обладает упорядоченной структурой и характеризуется постоянным перемещением и столкновением молекул. Это и объясняет более высокую плотность воды по сравнению со льдом, молекулы которого под воздействием низких температур показывают низкую подвижность и небольшую энергетическую составляющую и соответственно меньшую плотность.
Известно также, что максимальную плотность и вес вода имеет при температуре, равной 4оС, дальнейшее понижение ведет к расширению и снижению показателя плотности, что и объясняет свойства льда. Именно поэтому в водоемах тяжелая четырехградусная вода опускается на дно, давая возможность более прохладной подняться и превратиться в не тонущий лед.
Лед имеет специфические свойства, к примеру, он устойчив к инородным элементам, имеет низкую реактивную способность, отличается подвижностью атомов водорода, а потому имеет низкий предел текучести.
Понятно, что данное свойство является основополагающим для сохранения жизни на Земле, ведь если бы лед имел свойство погружаться под толщу воды, с течением времени все водоемы Земли после понижения температур могли заполниться слоями, постоянно образующимися на поверхности льда, что привело бы к природной катастрофе и полному исчезновению флоры и фауны водоемов от самого экватора до противоположных полюсов.
М. АДЖИЕВ
Тяжелая вода очень дорога и дефицитна. Однако если удастся найти дешевый и практичный способ ее получения, то области применения этого редкого пока ресурса заметно расширятся. Могут открыться новые страницы в химии, биологии, а это новые материалы, неизвестные соединения, может быть, и неожиданные формы жизни.
Рис. 1.
Молекулы воды прочно связаны друг с другом и образуют устойчивую молекулярную конструкцию, которая сопротивляется любым внешним воздействиям, в частности тепловым. (Именно поэтому, чтобы превратить воду в пар, нужно подвести к ней много тепла). Молекулярная конструкция воды скреплена каркасом из особых квантово-механических связей, названных в 1920 году двумя американскими химиками Латимером и Родебушем водородными. Все аномальные свойства воды, включая необычное поведение при замерзании, объясняются с точки зрения концепции водородных связей.
Вода в природе бывает нескольких «сортов». Обычная, или протиевая (Н 2 О). Тяжелая, или дейтериевая (D 2 O). Сверхтяжелая, или тритиевая (Т 2 О), но ее в природе почти нет. Различается вода и по изотопному составу кислорода. Всего же насчитывается не менее 18 ее изотопных разновидностей.
Если мы откроем водопроводный кран и наберем чайник, то там будет не однородная вода, а ее смесь. При этом дейтериевых «вкраплений» окажется очень немного – примерно 150 граммов на тонну. Получается, что тяжелая вода есть повсюду – в каждой капле! Проблема в том, как ее взять. Ныне во всем мире ее добыча связана с огромными затратами энергии и очень сложным оборудованием.
Однако есть предположение, что на планете Земля возможны такие природные ситуации, когда тяжелая и обычная вода на какое-то время отделяются одна от другой – D 2 O из рассеянного, «растворенного» состояния переходит в концентрированное. Так, может быть, существуют месторождения тяжелой воды? Пока однозначного ответа нет: никто из исследователей этим вопросом прежде не занимался.
А вместе с тем известно, что физико-химические свойства D 2 O совсем иные, чем у Н 2 0 – ее постоянного спутника. Так, температура кипения тяжелой воды +101,4°С, а замерзает она при +3,81°С. Ее плотность на 10 процентов больше, чем у обычной.
Надо также заметить, что происхождение тяжелой воды, по-видимому, сугубо земное – в космосе ее следов не обнаружено. Дейтерий образуется из протия вследствие захвата им нейтрона космического излучения. Мировой океан, ледники, атмосферная влага – вот природные «фабрики» тяжелой воды.
Рис. 2. Зависимость плотности обычной и тяжелой воды от температуры. Разница в плотности одной и другой разновидностей воды превышает 10%, и поэтому возможны условия, когда переход в твердое состояние при охлаждении происходит вначале у тяжелой воды, а затем у обычной. Во всяком случае, физика не запрещает появления участков твердой фазы с повышенным содержанием дейтерия. Такому «тяжелому» льду на диаграмме соответствует заштрихованный участок. Если бы вода была «нормальной», а не аномальной жидкостью, то зависимость плотности от температуры имела бы вид, показанный пунктирной линией.
Итак, поскольку есть заметная разница в плотности между D 2 O и Н 2 О, то именно плотность, а также агрегатное состояние и могут служить наиболее чувствительными критериями в поисках возможных месторождений тяжелой воды – ведь эти критерии связаны с температурой окружающей среды. А как известно, окружающая среда наиболее «контрастна» в высоких широтах планеты.
Но к настоящему времени сложилось мнение, что воды высоких широт бедны дейтерием. Поводом к этому стали результаты исследований проб воды и льда из Большого Медвежьего озера в Канаде и из других северных водоемов. Обнаружились также колебания в содержании дейтерия по сезонам года – зимой, например, в реке Колумбия его меньше, чем летом. Эти отклонения от нормы связывались с особенностями распределения атмосферных осадков, которые, как принято предполагать, «разносят» дейтерий по планете.
Похоже, что никто из исследователей сразу не заметил скрытого противоречия в этом утверждении. Да, атмосферные осадки влияют на распределение дейтерия по водоемам планеты, однако они никак не влияют на глобальный процесс образования дейтерия!
Когда на Севере наступает осень, в реках начинается быстрое остывание водной массы, которое убыстряется под воздействием вечной мерзлоты, одновременно идет ассоциация молекул H 2 O. Наконец, наступает критический момент максимальной плотности – температура воды всюду чуть ниже +4°С. И тогда в придонной зоне на некоторых участках интенсивно намораживается рыхлый подводный лед.
В отличие от обычного льда он не имеет правильной кристаллической решетки, у него иная структура. Центры его кристаллизации различны: камни, коряги и разные неровности, причем не обязательно лежащие на дне и связанные с мерзлым грунтом. Появляется рыхлый лед на реках глубоких, со спокойным – ламинарным – течением.
Подводное ледообразование обычно заканчивается тем, что льдины всплывают на поверхность, хотя в это время никакого другого льда нет. Подводный лед иногда появляется и летом. Возникает вопрос: что это за «вода в воде», которая меняет свое агрегатное состояние, когда установившаяся температура в реке слишком высока для того, чтобы в лед превращалась обычная Н 2 О, чтобы, как говорят физики, произошел фазовый переход?
Можно допустить, что рыхлый лед представляет собой обогащенные концентрации тяжелой воды. Кстати, если это так, то нужно помнить, что тяжелая вода не отличима от обычной, однако потребление ее внутрь организма может вызвать тяжелые отравления. К слову сказать, местные жители высоких широт не употребляют речной лед для приготовления пищи – только озерный лед или снег.
«Механизм» фазового перехода D 2 O в реке очень напоминает тот, что используется химиками в так называемых кристаллизационных колоннах. Только в северной реке «колонна» растянута на сотни километров и не столь контрастна по температурному режиму.
Если же иметь в виду, что через центры кристаллизации в реке за короткое время проходят сотни и тысячи кубических метров воды, из которых превращается в лед – намораживается – пусть тысячная доля процента, то и этого достаточно, чтобы говорить о способности тяжелой воды концентрироваться, то есть образовывать месторождения.
Только присутствием таких концентраций можно объяснить тот доказанный факт, что зимой в северных водоемах процентное содержание дейтерия заметно уменьшается. Да и полярные воды, как показывают пробы, тоже бедны дейтерием, и в Арктике, вполне вероятно, есть районы, где плавают в основном только льдины, обогащенные дейтерием, – ведь рыхлый донный лед появляется первым и тает последним.
Больше того, как показали исследования, ледники и льды высоких широт в целом богаче тяжелыми изотопами, чем воды, омывающие льды. Например, в Южной Гренландии, в районе станции «Дай-3», выявлены изотопные аномалии на поверхности ледников, и происхождение таких аномалий пока не объяснено. Значит, могут встретиться и льдины, обогащенные дейтерием. Дело, как говорится, за малым – нужно найти эти пока еще гипотетические месторождения тяжелой воды.
М. АДЖИЕВ, географ.
Источники информации:
- Л. Кульский, В. Даль, Л. Ленчина. Вода знакомая и загадочная .
– К.: «Радянська школа», 1982. - Наука и жизнь №10, 1988.
В далеком прошлом человек не задумывался над тем, что представляет собой вода и каково ее происхождение. Существовало мнение, что это элемент, но теперь известно, что она является химическим соединением.
В 1932 г. весь мир облетела новость, что на планете Земля кроме простой есть и тяжелая вода. Сейчас уже известно, что может быть 135 ее изотопных разновидностей.
Состав
Тяжелая вода, которая еще называется оксидом дейтерия, по химическому составу не отличается от простой обычной, но вместо атомов водорода, содержащихся в воде, в ней присутствуют 2 тяжелых изотопа водорода, так называемого дейтерия. Тяжелая вода имеет формулу 2H2O или D2O. Внешне нет различий между тяжелой и простой жидкостью, но по своим свойствам они отличаются.
Химические реакции в тяжелой воде протекает слабее, чем в обычной.
Тяжелая вода слаботоксична. Научные эксперименты показали, что замещение атомов легкого водорода дейтерием на 25%, вызывает бесплодие у животных. Если еще больше увеличить его содержание в воде, животное погибает. Однако ряд организмов выживает при 70% дейтерия Человек без последствий для здоровья может выпить около стакана такой жидкости. При выводится из организма в течение нескольких дней.
Тяжелая вода обладает свойством накапливаться в остатке электролита, если проводится многоразовый Она поглощает пары простой жидкости на открытом воздухе, т.е. она гигроскопична.
Одним из самых важных свойств данного типа воды является то, что она почти не поглощает нейтроны, а это позволяет ее применять в ядерных реакторах для процесса торможения нейтронов, а в химии ее используют как изотопный индикатор.
Тяжелая вода, получение
В 1933-1946 годах единственным методом обогащения являлся электролиз. Уже позже появились более прогрессивные технологии. Современным массовым производством во входном потоке используется жидкость, дистиллированная из электролита, с содержанием в ней тяжелой воды 0,1-0,2 %.
Первая стадия концентрирования применяет двухтемпературную противоточную сероводородную технологию изотопного обмена, концентрация на выходе тяжёлой воды составляет 5-10 %. Вторая стадия — каскадный электролиз щелочного раствора при нулевой температуре, выходная концентрация - 99,75-99,995 %.
Российскими учеными были разработаны оригинальные технологии для производства и очистки тяжелой воды. В 1995 года установка, обладающая высокой эффективностью, была введена в промышленную эксплуатацию. Производство полностью обеспечивает потребность предприятий тяжелой водой в любом объеме, а также позволяет экспортировать ее за границу.
Применение
Тяжелая вода используется в различных биологических и химических процессах. Учеными было определено, что такая жидкость препятствует развитию бактерий, грибов, водорослей, а если в ней содержится 50 % дейтерия, то приобретает антимутагенные свойства, способствует росту биологической массы и ускорению полового созревания у людей.
Европейские ученые проводили опыты на мышах со злокачественной опухолью. Тяжелая вода погубила и болезнь, и ее носителей. Было установлено, плохо действует на растения и животных. У подопытных, которых поили тяжелой водой, разрушались почки и расстраивался обмен веществ. При высоких дозах воды животные погибали. При небольшом объеме (до 25%), животные набирали вес и приносили хороший приплод, а у кур увеличивалась яйценоскость.
Вопрос о том, что произойдет, если совершенно избавиться от дейтерия, пока остается открытым.
Сравнение свойств легкой и тяжелой воды
Ответ на вопрос о различии между природной легкой и тяжелой жидкостью зависит от того, кому он был задан.
По химическим свойствам между ними нет практически никакой разницы. В каждой из них натрий одинаково выделяет водород, при электролизе и та, и другая вода одинаково разлагается, их химические свойства тоже совпадают, потому что у них одинаковый состав.
Этих жидкостей разные: и замерзания у них неодинаковая, также у них разная плотность и упругость пара. Тяжелая и легкая вода разлагаются при электролизе с разной скоростью.
С биологической точки зрения - вопрос достаточно сложный, здесь еще нужно поработать.
100 мм рт. ст. при 54 °C
Тяжёлая вода́ - обычно этот термин применяется для обозначения тяжёловодородной воды , известной также как оксид дейтерия . Тяжёловодородная вода имеет ту же химическую формулу , что и обычная вода , но вместо двух атомов обычного лёгкого изотопа водорода (протия) содержит два атома тяжёлого изотопа водорода - дейтерия , а её кислород по изотопному составу соответствует кислороду воздуха . Формула тяжёловодородной воды обычно записывается как D 2 O или 2 H 2 O. Внешне тяжёлая вода выглядит как обычная - бесцветная жидкость без вкуса и запаха. Она не радиоактивна .
Энциклопедичный YouTube
1 / 5
✪ ПОЛУЧИЛ ДЕЙТЕРИЙ И ПОПРОБОВАЛ ТЯЖЕЛУЮ ВОДУ!
✪ Уникальные свойства воды. Химия – просто.
✪ Холодный ядерный синтез в стакане воды. Дешёвое отопление, малозатратное получение водорода.
✪ Осмий - Самый ТЯЖЕЛЫЙ МЕТАЛЛ НА ЗЕМЛЕ!
✪ Галилео. Сухая вода (ч.1)
Субтитры
История открытия
Молекулы тяжёловодородной воды были впервые обнаружены в природной воде Гарольдом Юри в 1932 году , за что ученый был удостоен Нобелевской премии по химии в 1934 году. А уже в 1933 году Гилберт Льюис выделил чистую, тяжёловодородную воду. При электролизе обычной воды, содержащей наряду с обычными молекулами воды незначительное количество молекул тяжёлой (D 2 O) и полутяжёлой (НОD) воды, образованных тяжёлым изотопом водорода, остаток постепенно обогащается молекулами этих соединений. Из такого остатка после многократного повторения электролиза Льюису в 1933 г. впервые удалось выделить небольшое количество воды, состоящей почти на 100 % из молекул соединения кислорода с дейтерием и получившей название тяжёлой. Этот способ производства тяжёлой воды остаётся основным и сейчас, хотя используется в основном на окончательной стадии обогащения от 5-10 % до >99 % (см. ниже).
После открытия в конце 1938 года деления ядер и осознания возможности использования цепных ядерных реакций деления, индуцированных нейтронами, возникла необходимость в замедлителе нейтронов - веществе, позволяющем эффективно замедлять нейтроны, не теряя их в реакциях захвата. Наиболее эффективно нейтроны замедляются лёгкими ядрами, и самым эффективным замедлителем должны были бы быть ядра обычного водорода (протия), однако они обладают высоким сечением захвата нейтронов . Напротив, тяжёлый водород захватывает очень мало нейтронов (сечение захвата тепловых нейтронов у протия в более чем 100 тысяч раз выше, чем у дейтерия). Технически наиболее удобным соединением дейтерия является тяжёлая вода, причём она способна также служить теплоносителем, отводя выделяющееся тепло от области, где происходит цепная реакция деления. С самых ранних времён ядерной энергетики тяжёлая вода стала важным компонентом в некоторых реакторах, как энергетических, так и предназначенных для наработки изотопов плутония для ядерного оружия. Эти так называемые тяжеловодные реакторы имеют то преимущество, что могут работать на природном (необогащённом) уране без использования графитовых замедлителей, которые на этапе вывода из эксплуатации могут представлять опасность взрыва пыли и содержат наведённую радиоактивность (углерод-14 и ряд других радионуклидов) . Однако в большинстве современных реакторов используется обогащённый уран с нормальной «лёгкой водой» в качестве замедлителя, несмотря на частичную потерю замедленных нейтронов.
Производство тяжёлой воды в СССР
Промышленное производство и применение тяжёлой воды началось с развитием атомной энергетики. В СССР при организации Лаборатории № 3 АН СССР () перед руководителем проекта А. И. Алихановым была поставлена задача создания реактора на тяжёлой воде . Это обусловило потребность в тяжёлой воде, и техническим советом Специального комитета при СНК СССР был разработан проект Постановления СНК СССР «О строительстве полупромышленных установок по производству продукта 180», работы по созданию производительных установок тяжёлой воды в кратчайшие сроки были поручены руководителю атомного проекта Б. Л. Ванникову , народному комиссару химической промышленности М. Г. Первухину , представителю Госплана Н. А. Борисову , народному комиссару по делам строительства СССР С. З. Гинзбургу , народному комиссару машиностроения и приборостроения СССР П. И. Паршину и народному комиссару нефтяной промышленности СССР Н. К. Байбакову . Главным консультантом в вопросах тяжёлой воды стал Начальник сектора Лаборатории № 2 АН СССР М. О. Корнфельд.
Свойства
Сравнение свойств обычной и тяжёлой воды
| Параметр | D 2 O | HDO | H 2 O |
|---|---|---|---|
| Температура плавления (°C) | 3,82 | 0,00 | |
| Температура кипения (°C) | 101,42 | 100,7 | 100,00 |
| Плотность (г/см³, при 20 °C) | 1,1056 | 1,054 | 0,9982 |
| Температура максимальной плотности (°C) |
11,6 | 4,0 | |
| Вязкость (сантипуаз , при 20 °C) | 1,25 | 1,1248 | 1,005 |
| Поверхностное натяжение (дин ·см, при 25 °C) |
71,87 | 71,93 | 71,98 |
| Молярное уменьшение объёма при плавлении (см³/моль) |
1,567 | 1,634 | |
| Молярная теплота плавления (ккал /моль) | 1,515 | 1,436 | |
| Молярная теплота парообразования (ккал/моль) | 10,864 | 10,757 | 10,515 |
| (при 25 °C) | 7,41 | 7,266 | 7,00 |
Нахождение в природе
В природных водах один атом дейтерия приходится на 6400…7600 атомов протия . Почти весь он находится в составе молекул DHO, одна такая молекула приходится на 3200…3800 молекул лёгкой воды. Лишь очень незначительная часть атомов дейтерия формирует молекулы тяжёлой воды D 2 O, поскольку вероятность двух атомов дейтерия встретиться в составе одной молекулы в природе мала (примерно 0,5⋅10 −7). При искусственном повышении концентрации дейтерия в воде эта вероятность растёт.
Биологическая роль и физиологическое воздействие
Тяжёлая вода токсична лишь в слабой степени, химические реакции в её среде проходят несколько медленнее по сравнению с обычной водой, водородные связи с участием дейтерия несколько сильнее обычных. Эксперименты над млекопитающими (мыши, крысы, собаки) показали, что замещение 25 % водорода в тканях дейтерием приводит к стерильности, иногда необратимой . Более высокие концентрации приводят к быстрой гибели животного; так, млекопитающие , которые пили тяжёлую воду в течение недели, погибли, когда половина воды в их теле была дейтерирована; рыбы и беспозвоночные погибают лишь при 90 % дейтерировании воды в теле . Простейшие способны адаптироваться к 70 % раствору тяжёлой воды, а водоросли и бактерии способны жить даже в чистой тяжёлой воде . Человек может без видимого вреда для здоровья выпить несколько стаканов тяжёлой воды, весь дейтерий будет выведен из организма через несколько дней.
Таким образом, тяжёлая вода гораздо менее токсична, чем, например, поваренная соль . Тяжёлая вода использовалась для лечения артериальной гипертензии у людей в суточных дозах от 10 до 675 г D 2 O в день .
В человеческом организме содержится в качестве естественной примеси столько же дейтерия, сколько в 5 граммах тяжёлой воды; этот дейтерий в основном входит в молекулы полутяжёлой воды HDO, а также во все прочие биологические соединения, в которых есть водород.
Некоторые сведения
Тяжёлая вода накапливается в остатке электролита при многократном электролизе воды. На открытом воздухе тяжёлая вода быстро поглощает пары обычной воды, поэтому можно сказать, что она гигроскопична . Производство тяжёлой воды очень энергоёмко, поэтому её стоимость довольно высока. В 1935 году, сразу после открытия тяжёлой воды, её цена составляла ориентировочно 19 долларов за грамм ). В настоящее время тяжёлая вода с содержанием дейтерия 99 ат.% , продаваемая поставщиками химических реактивов, при покупке 1 кг сто́ит около 1 евро за грамм , однако эта цена относится к продукту с контролируемым и гарантированным качеством химического реактива; при снижении требований к качеству цена может быть на порядок ниже.
Применение
Важнейшим свойством тяжёловодородной воды является то, что она практически не поглощает нейтроны , поэтому используется в ядерных реакторах для замедления нейтронов и в качестве теплоносителя. Она используется также в качестве изотопного индикатора в химии , биологии и гидрологиифизиологии , агрохимии и др. (в том числе в опытах с живыми организмами и при диагностических исследованиях человека). В физике элементарных частиц тяжёлая вода используется для детектирования нейтрино ; так, крупнейший детектор солнечных нейтрино SNO (Канада) содержит 1000 тонн тяжёлой воды.
Дейтерий - ядерное топливо для энергетики будущего, основанной на управляемом термоядерном синтезе. В первых энергетических реакторах такого типа предполагается осуществить реакцию D + T → 4 He + n + 17,6 МэВ .
В некоторых странах (например, в Австралии) коммерческий оборот тяжёлой воды поставлен под государственные ограничения, что связано с теоретической возможностью её использования для создания «несанкционированных» реакторов на природном уране, пригодных для наработки оружейного плутония .
Другие виды тяжёлых вод
Полутяжёлая вода
Выделяют также полутяжёлую воду (известную также под названиями дейтериевая вода , монодейтериевая вода , гидроксид дейтерия ), у которой только один атом водорода замещён дейтерием. Формулу такой воды записывают так: DHO или ²HHO. Следует отметить, что вода, имеющая формальный состав DHO, вследствие реакций изотопного обмена реально будет состоять из смеси молекул DHO, D 2 O и H 2 O (в пропорции примерно 2:1:1). Это замечание справедливо и для THO и TDO.
Сверхтяжёлая вода
Сверхтяжёлая вода содержит тритий , период полураспада которого более 12 лет. По своим свойствам сверхтяжёлая вода (T 2 O ) ещё заметнее отличается от обычной: кипит при 104 °C, замерзает при +9 °C и имеет плотность 1,21 г/см³. Известны (то есть получены в виде более или менее чистых макроскопических образцов) все девять вариантов сверхтяжёлой воды: THO, TDO и T 2 O с каждым из трёх стабильных изотопов кислорода (16 O, 17 O и 18 O). Иногда сверхтяжёлую воду называют просто тяжёлой водой, если это не может вызвать путаницы. Сверхтяжёлая вода имеет высокую радиотоксичность .
Тяжёлокислородные изотопные модификации воды
Термин тяжёлая вода применяют также по отношению к тяжёлокислородной воде, у которой обычный лёгкий кислород 16 O заменён одним из тяжёлых стабильных изотопов 17 O или 18 O. Тяжёлые изотопы кислорода существуют в природной смеси, поэтому в природной воде всегда есть примесь обеих тяжёлокислородных модификаций. Их физические свойства также несколько отличаются от свойств обычной воды; так, температура замерзания 1 H 2 18 O составляет +0,28 °C .
Тяжёлокислородная вода, в частности, 1 H 2 18 O, используется в диагностике онкологических заболеваний (из неё на циклотроне получают изотоп фтор-18, который используют для синтеза препаратов для диагностики онкозаболеваний, в частности 18-фдг).
Общее число изотопных модификаций воды
Если подсчитать все возможные нерадиоактивные соединения с общей формулой Н 2 О, то общее количество возможных изотопных модификаций воды всего девять (так как существует два стабильных изотопа водорода и три - кислорода).
