А. Лельевр - Эврика-86

• Название: Эврика-86
• Автор: А. Лельевр
• Жанр: Прочая научная литература

В сборнике-ежегоднике «Эврика» рассказывается о важных научных идеях, поисках, решениях минувшего года в нашей стране и за рубежом.

---

КОГДА ЖЕЛЕЗО ОГНЕОПАСНО

Морякам известны случаи самовозгорания груза. Такое бывает, например, с зерном. Пожары вызываются особыми микроорганизмами. Размножившись в толще зерна, микробы потребляют его жировые вещества, причем из-за активной деятельности микробов масса зерна сильно разогревается и может загореться. Но чтобы пожар на судне был вызван грузом железа такое трудно себе представить. Однако такие случаи бывают. Д

В гавань города Вишакхапатнам, рас^ положенного на восточном побережь^ Индии, вошло Панамское грузовое суд-j но "Сэникс Эйс". Когда открыли судовые люки, из трюмов пахнуло палящи*/ жаром. В трюмах находились пористые гранулы железа, служащие полуфабри^ катом для производства стали. Залить трюмы, в которых находился груз, во- дои оказалось невозможно, так как судно и без того было перегружено. Из него выгрузили все, что удалось, и отбуксировали за пределы порта. Около пятисот тонн гранул, оставшихся в трюмах, продолжали тлеть почти месяц. Использованные для тушения пожара средства — вода, пена и огнегасящий порошок — оказались малоэффективными.

Подробно документирован случай самовозгорания железа на борту греческого грузового судна "Агиос Гиоргис". Большая часть трюмов судна была загружена такими же пористыми гранулами с большим содержанием чистого железа. В порту назначения обнаружилось, что температура в трюмах суд-1 на превысила 65 градусов, а еще через j

несколько часов она перевалила за 100 градусов. В последующие дни температура поднялась до 540 градусов. Спешно произвели подсчеты и установили, что обшивка корабля сдаст при температуре около 700 градусов. Было решено освободить от груза три трюма, температура в которых оказалась самой высокой. Остальные трюмы залили водой. После этого температура постепенно снизилась до 90 градусов, и "Агиос Гиоргис" взял курс на близлежащий город, в порту которого и был разгружен. Во время разгрузки было замечено, что гранулы, уже более десяти дней находившиеся под водой, на открытом воздухе вновь начали тлеть и дымиться.

Чем же объяснить эти странные случаи?

Один из самых ярких и запоминающихся опытов в школьном курсе химии горение стальной проволоки. Ее конец раскаляют на огне и опускают в колбу с кислородом. В достаточно большом объеме кислорода может сгореть и крупный железный предмет. Например, во время пожара, случившегося на одном химическом заводе в конце прошлого века, от нагревания бочек с бертолетовой солью выделилось много кислорода, так что весь завод оказался в среде с повышенным содержанием этого газа. Горели даже стальные лебедки.

Однако железо может гореть, точнее, сильно разогреваться без пламени и искр и в обычном воздухе, содержащем лишь 20 процентов кислорода. Надо только, чтобы площадь соприкосновения металла с воздухом, то есть площадь реакции, была достаточно большой. Тогда окисление пойдет быстро, с выделением большого количества тепла.

Именно это условие выполняется в гранулах (окатышах), получаемых при новом методе выработки железа-прямом восстановлении железа из руд. По этому методу подготовленная руда нагревается в среде восстанавливающих

газов — чаще всего водорода или окиси углерода. Получаются гранулы с высоким содержанием железа и большим количеством пор, занимающих до 50–75 процентов объема гранулы. Большая поверхность соприкосновения железа с воздухом в такой грануле иногда может приводить к активной реакции.

Произойдет ли самовозгорание, зависит от размера гранул и пор в них, плотности загрузки, интенсивности вентиляции в трюме, степени влажности, наличия ржавчины на железе и от ряда других факторов.

Саморазогрев железа можно предупредить, нагнетая в трюм газы с низкой реакционной способностью, например азот или двуокись углерода.

ПОСТОЯННАЯ ВСЕ-ТАКИ ПОСТОЯННА

В тридцатых годах нашего века Поль Дирак высказал предположение, что константы гравитации и электромагнитных сил могут изменяться со временем. Никаких экспериментальных подтверждений этому не было, просто некоторые числовые соотношения в микромире и Вселенной указывали на возможность такой ситуации. Многие ученые с восторгом восприняли новую гипотезу и стали строить разнообразные теории, исходя из нее. Но все же без экспериментального подтверждения всякое, даже самое изящное, теоретическое построение остается зыбким воздушным замком.

Ученые проанализировали данные о движении ракет на Марс, а также внимательно изучили результаты радиолокации Меркурия и Венеры, лазерной радиолокации Луны. Если бы

223

222

ционная постоянная уменьшилась со временем, то изменились бы и расстояния между небесными телами, неизбежны были бы ошибки в расчетах траекторий космических аппаратов. Однако этого не происходит, значит, постоянная тяготения меняется за год не более чем на две тысячемиллиардные доли. Из предположения Дирака следует в двадцать раз большая скорость изменения. Исследователи считают, что скорее всего гравитационная постоянная не меняется вообще.

ВЕЧЕН ЛИ ПРОТОН?

Еще на школьной скамье мы узнаем о протонах и электронах электрически заряженных частицах атома. Протон как бы его сердцевина, простейшее атомное ядро. Природа наделила эту частицу устойчивостью благодаря столь счастливому обстоятельству существуем и мы с вами, и окружающий мир. Протоны — своего рода кирпичики, из которых построена вся природа, как живая, так и неживая. Только в человеческом теле их огромное количество, выражающееся единицей с 29 нулями, — чтобы записать это число во всем его великолепии, не хватило бы строчки в газетном столбце. Представление о нем дает такое сравнение — именно во столько раз размер нашей Вселенной больше однокопеечной монеты.

"А вечна ли эта частица?" — вот вопрос, интересующий ученых в последнее время. И вовсе не из-за боязни "конца света", наоборот, они даже заинтересованы найти следы ее распада. Почему же? Дело в том, что стабильность

тона, как ни странно, мешает созд стройную картину мироздания.

Еще сравнительно недавно в физик микромира царил «беспорядок» — ~ ц следователи находили все новые эле1 ментарные частицы, их количество под ходило к двумстам, а вот общих принципов классификации не было. Физики чувствовали себя примерно так же как химики до тех пор, пока Д. Менделеев не открыл периодический закон и каждый элемент занял свое место в знаменитой таблице. Подобный порядок мечтают навести и физики — выявить единство сил природы.

И вот в последнее десятилетие в этой науке происходит бесшумная революция. Если сравнивать дорогу исканий с длинным темным туннелем, можно сказать, что теперь в его конце забрезжил ^вет. Появилась надежда создать единую теорию всех четырех сил природы; гравитационных, электромагнитных, сильного и слабого взаимодействиятеорию так называемого "большого объединения". А чтобы ее построить, надо допустить, что основной строительный материал нашего мира — протон — нестабилен. Вот почему физики так настойчиво ищут следы его распада — пока, пожалуй, нет другой возможности экспериментально подтвердить теорию "большого объединения".

Увы, некоторые расчеты говорят о том, что протон стабилен, во всяком случае, его жизнь намного дольше миллиона миллиардов лет. Сравнитевозраст Вселенной, по современным воззрениям, «всего» около десяти миллиардов лет. Если бы протон жил меньше, в нашем организме за год распадалось бы столько этих частиц, что доза радиаци и оказалась бы просто смертельной. Человечество же живет и здравствует.

Итак, нижний предел установлен, а верхний, по теории "большого объединения", должен быть где-то в области 10^-10" лет. Время фантастическое, трудно представимое, практически бесконечное по сравнению с тем, сколько

уже прожила наша Вселенная после своего рождения-Большого взрыва. Именно тогда, по мнению ученых, и родились протоны. Но это средний срок их существования. А вот сколько проживет каждый конкретный протон, сказать нельзя. Если он все-таки распадается, срок его жизни случаен — таковы причудливые законы микромира. Конкретная частица может погибнуть гораздо раньше своих собратьев, а может и пережить их всех.

Идея "эксперимента века" проста. Надо взять огромную массу практически любого вещества (обычно используют очищенную воду) и наблюдать, появятся ли в ней частицы, рожденные при распаде протона. Чем больше масса, тем больше в ней протонов, а значит, больше и вероятность, что хотя бы несколько из них погибнут. Во всяком случае, эта масса должна быть более десяти тысяч тонн (современные детекторы имеют пока меньшую массу). И из этого бесконечного числа протонов — вспомните, сколько их только в нашем теле — за год непрерывного наблюдения могут погибнуть лишь несколько. Уловить продукты их распада — задача потруднее, чем найти иголку в стоге сена.