вода и каменьВсе мы слышали поговорку «Вода камень точит». Но как это происходит на самом деле? Ученые из Германии и США смоделировали процесс растворения горных пород и строительных материалов на молекулярном уровне. Подробности со ссылкой на статью в журнале Journal of Physical Chemistry C приводит университет Райса.

Исследователи изучили растворение кварца, диоксида кремния, SiO2. Этот минерал входит в состав очень большого количества горных пород (из него состоит больше половины массы земной коры) и, соответственно, строительных материалов минерального происхождения. Несмотря на то, что кварц считается практически нерастворимым в воде и из кварцевого стекла делают в том числе рассчитанную на агрессивные реактивы лабораторную посуду, минерал все-таки медленно вымывается даже при нормальном значении pH. водопад3При температуре в 25 градусов Цельсия и в нейтральной среде (то есть когда значение pH=7) каждый квадратный метр чистого кварца теряет за секунду примерно несколько сотен миллиардов молекул, то есть 0,06 нанограмм.

Авторы исследования подчеркнули, что им удалось корректно описать поведение молекул оксида кремния в граничащем с водой слое. Растворение не сводится к случайному отрыванию отдельных молекул, а включает в себя несколько химических реакций, которые к тому же способны влиять на скорость протекания друг друга. водопад4Подобрать все параметры модели долгое время не удавалось, но новые результаты, как пишут авторы, согласуются с экспериментальными данными. Моделирование растворения кварца необходимо для решения целого ряда разных задач как научного, так и инженерного характера. Геологам этот процесс интересен как играющий ключевую роль в формировании горных пород и эрозии, а инженеры и строители смогут лучше спрогнозировать стойкость различных конструкций к воздействию неблагоприятных условий.

Как мы видим, в капле воды скрыт огромный потенциал и она действительно точит камень! Но какой же главный секрет такого уникального мастерства воды? Пожалуй, если бы физические явления могли говорить, то они бы сказали: «Секрет – в постоянстве».

водопад5Кстати, у древнегреческого поэта Хэрила (V в. до н. э.), который фактически, по всей видимости, и является автором идеи поговорки «Вода камень точит», в одной из поэм как — раз и говорилось: «Капля воды долбит камень постоянством». И этот акцент принципиально важен и с точки зрения физики, и с точки зрения объяснения сути самого явления. Ведь магия воды, прежде всего, кроется не в как таковой силе, а, прежде всего, в постоянстве и частоте работы воды. А ещё, безусловно, талант воды точить камень таится в её умении наносить гидродинамический удар, который легко понять, зная элементарный курс школьной физики. Ведь, как известно, в момент столкновения воды с камнем в струе в направлении, противоположном ее же собственному движению, начинает распространяться волна торможения. И гидродинамический удар в этом случае неизбежен!

скалаНо, чтобы эффективность воды была действительно заметна, непременно должно соблюдаться одно важное условие: струя воды, «пришедшая на встречу» с камнем, обязательно должна быть «активисткой», ведь когда скорость капли или струи воды очень мала (близка к нулю), гидродинамический удар в полной мере не произойдет. Именно поэтому, например, горные бурлящие реки гораздо «талантливее», чем «тихони» — озёра.

Также, безусловно, воде в «атаке» на камни очень помогает перепад температуры. Результат регулярного «диалога» нагретого камня и холодной воды очень часто виден на примере «ваяния» скал на морском берегу.

Источники:

http://anomalia.kulichki.ru

http://www.cawater-info.ne

Рейтинг@Mail.ru