Сила разуплотнения поверхностного слоя воды и ее роль в геологических процессах (стр. 18 )

Создание силы роста корней и стволов растений. Из­вестно, что корни растений при росте создают большое давление на почву, раздвигая ее, а стволам деревьев необходимо при росте преодолеть большую силу гравитационного давления. Я думаю, это давление создает не осмотическая сила, как считается сейчас, а Т-СРПС. Удлиняющиеся в процессе деления клеток корни расте­ний проникают в микротрещины горных пород и между зернами почвы и увеличивают за счет этого общую поверхность корневой водосодержащей массы, создавая как бы ее растекание. Это со­провождается возникновением Т-СРПС, которая давит на стенки трещин в составе клеток корневой системы растений и в составе опережающей ее в своем движении свободной интерстиционной воды, заставляя трещины раздвигаться.

Роль в набухании глины, семян растений, сухой древе­сины и т. д. Набухание веществ происходит при смачивании их водой. Здесь действует непосредственно Т-СРПС воды, прони­кающей в микропоры, трещины, вдоль растительных волокон, спайности минералов и с силой расширяющей их, создавая этим набухание веществ. Очень эффектным примером такого действия является случай с советским пароходом «Харьков» с грузом го­роха, который оказался на мели возле пролива Босфор и вдобавок получил пробоину. Намокший горох с силой вспучился, и корабль со стальной обшивкой разорвало пополам. Так обе его половинки и транспортировали для сшивания и ремонта (Смирных, 1995).

Подъем воды в деревьях вверх по стволу. Подъем воды осуществляется не за счет осмоса, принято в науке, а в результате действия Т-СРПС. Вода из дерева, испаряясь через листья и кору, высушивает верхнюю часть капилляров, подводящих воду из почвы. Но эта вода попадает в верхние части капилляров, за счет действия Т-СРПС раздвигает их и затем заполняет. Значит, вода проникает в сухую часть капилляра, по существу, в микропору, ее глубинные части соприкасаются со стенками, разуплотняются и раздвигают капилляр, как бы всасывая воду вверх. Но это раздви­гание приводит к дополнительному расширению выше располо­женных участков капилляра, и опять туда всасывается вода, ка­пилляр расширяется, и так создается самоорганизующаяся сис­тема подъема воды до самого верха дерева.

1.4.3 Проявление в природных процессах свойств поверхностного слоя воды, созданных за счет действия Т‑СРПС

Роль Т-СРПС в понижении температуры замерзания по­верхностного слоя воды и в понижении температуры плав­ления поверхностного слоя твердых веществ. Известно, что тонкий поверхностный слой воды на контакте с твердыми вещест­вами не замерзает до очень низких температур – до –78 °С (Овча­ренко, 1961). Именно поэтому растения способны зимой выдержи­вать температуры ниже нуля и даже очень сильные морозы, так как в их клетках до определенных температур не замерзает тонкий поверхностный слой в контакте с органическими молекулами. Как только этот слой замерзает, лед разрывает клетки и растения гиб­нут. Также этот слой не замерзает при низких температурах в грун­тах, что приводит к такому вредному процессу, как морозное пуче­ние грунтов. Не менее вредно такое явление как град, наносящий большой ущерб сельскому хозяйству. Он также связан с низкими температурами замерзания поверхностного слоя воды.

Причиной, создающей это понижение температуры, является само разуплотненное состояние поверхностного слоя, созданное действием Т-СРПС. Как известно, чтобы перевести газ в состояние кристаллического вещества, его надо сначала охладить до той температуры, когда он переходит в жидкость, а затем жидкость охладить до температуры начала кристаллизации. Поэтому, чтобы довести поверхностный слой воды до температуры кристаллиза­ции льда, необходимо охладить его до более низких температур, чем обычную плотную жидкость.

Слой с пониженной температурой замерзания – это также и слой с пониженной точкой плавления веществ, т. е. когда твердые вещества – металлы, силикатные породы и т. д. – нагревают до высокой температуры, их поверхностный слой приходит в рас­плавленное состояние раньше, чем основная масса вещества, так как он уже близок к этому состоянию. На этом свойстве веществ основаны такие процессы, как спекание порошков и частиц в по­рошковой металлургии, производстве силикатного кирпича и т. д.

Роль Т-СРПС в испарении жидкостей. Непосредственное испарение жидкости осуществляется только в самой внешней части поверхностного разуплотненного слоя, где наиболее высо­коэнергичные молекулы находятся на самой внешней границе ван-дер-ваальсового притяжения со стороны массы молекул жидкости. Достаточно слабого ветерка, чтобы сдуть их с этой поверхности и этим увеличить испарение жидкости. Но на их место подходят но­вые молекулы, стремясь достроить слой до прежней толщины. Так, благодаря дуновению ветерка ускоряется испарение жидкости и ее охлаждение. Всем известно проявление этого свойства испаряю­щейся воды, когда после купания высыхает кожа.

При повышении температуры увеличивается толщина по­верхностного слоя. Следовательно, внешние молекулы оказыва­ются еще дальше от поверхности жидкости в зоне еще более сла­бого притяжения с ее стороны. Значит, здесь им еще легче поки­нуть жидкость и принять еще большее участие в испарении.

Таким образом, Т-СРПС, создавая разуплотненный поверхно­стный слой, подготавливает жидкость для создания процесса ее испарения. Поэтому жидкость в целом мгновенно и очень чутко реагирует на все внешние физические факторы, воздействующие на нее.

Роль Т-СРПС в сверхтекучести жидкого гелия. Это явле­ние при сверхнизких температурах открыл в 1938 г. и совместно с объяснил его на основе идеи двухжидко­стной модели, использованной ими также для объяснения сверх­проводимости электрического тока (Матвеев, 1989).

Я даю другое объяснение этого явления, причем чрезвычайно простое. При сверхнизких температурах почти полностью прекра­щаются тепловые флюктуационные скачки молекул в жидкости и поэтому исчезают Т-СРПС и создаваемое ею разуплотнение по­верхностного слоя с повышенной вязкостью. Поэтому в контакте жидкости с твердыми телами полностью исчезает трение, которое, как показано выше, создается этим поверхностным слоем. В связи с исчезновением разуплотнения в поверхностном слое молекулы гелия уже не отталкиваются от твердых стенок сосуда, а находятся в непосредственной близости к ним и, значит, сильнее притягива­ются к ним ван-дер-ваальсовыми силами. Это усиливает гидро­фильность поверхности, причем настолько, что жидкий гелий рас­текается по стенкам сосуда в виде тонкой поверхностной пленки и, легко преодолевая собственный вес, поднимается, переливаясь через верхний край сосуда наружу или внутрь, если пустой сосуд стоит в жидком гелии.

Можно сказать по-другому: Т-СРПС предохраняет от сверхте­кучести все существующие на Земле жидкости, и только тогда, ко­гда эта сила исчезает при сверхнизких температурах, сверхтеку­честь проявляется на примере жидкого гелия.

Роль Т-СРПС в возникновении конформаций биологиче­ских молекул из длинных цепочек атомов. Для биологических молекул типичной формой являются длинные цепочки атомов, от­дельные чередующиеся в определенном порядке участки которых обладают гидрофильными или гидрофобными свойствами (Моле­кулярная…, 1994). Такие молекулы называют амфипатическими. Именно благодаря такому чередованию участков молекулы свора­чиваются в клубки, называемые конформациями, которые и при­дают им все свойства, необходимые для формирования растений и живых организмов и их жизнедеятельности. Мной было ранее показан механизм формирования таких конформаций (Шабалин, 2001). Совместное расположение гидрофильных и гидрофобных участков на поверхности молекул действует как своеобразная при­соска, позволяющая гидрофобным участкам легко соединяться и с определенной силой удерживаться вместе за счет отсасывания жидкости в сторону гидрофильных участков. Этому соединению способствует Т-СРПС, содействующая в целом созданию поверх­ностного натяжения, создающая условия для более легкого раз­рыва водной поверхностной пленки между гидрофобными участ­ками молекул и их соединения.

Поддержание постоянной проницаемости мембран в биологических клетках для осуществления обмена ве­ществ. В биологических клетках мембраны сложены двойным слоем молекул фосфолипидов, имеющим гидрофильную голову и гидрофобный хвост. Эти молекулы находятся в постоянном бро­уновском движении по поверхности мембраны клетки, соударяясь и отталкиваясь друг от друга гидрофильными головами. Их посто­янному разъединению, а не склеенному состоянию способствует непосредственно Т-СРПС и создаваемое ею расклинивающее давление Дерягина. Сначала на подходе к сближению молекул друг с другом их соединению препятствует расклинивающее дав­ление, если скорость встречного движения молекул невелика. Если молекулы все же соединились, то вступает в действие сама Т-СРПС. В этот момент в результате подвижек молекул в некото­рых участках поверхности контакта образуются щели, куда прони­кает вода из объема жидкости, за счет действия Т-СРПС она рас­ширяется и с силой отрывает молекулы друг от друга, не позволяя им длительное время быть склеенными.

Создание коллоидных растворов и эмульсионно-ликва­ционных явлений. В этом явлении решающее значение имеет расклинивающее давление Дерягина, представляющее собой, как показано выше, минимальную часть Т-СРПС. Причиной устойчиво­сти коллоидных растворов, золей, эмульсий является способность частичек противостоять их соединению при соударении в процессе броуновского движения в жидкости. Поверхностные слои воды на границе с твердыми частицами при сближении и контакте, обладая физическими свойствами твердого тела, противостоят соединению и последующему выпадению частиц в осадок в результате увели­чения их размеров. Причем образование частиц начинается с со­единения атомов или молекул, и только когда их размер станет достаточен для того, чтобы вокруг них смог сформироваться по­верхностный слой достаточной прочности для предохранения их от дальнейшего слипания, образуется коллоидный раствор. По существу, свойства поверхностного слоя и Т-СРПС определяют собой сам размер коллоидных частиц и их способность к сущест­вованию или к коагуляции. В случае если две частицы коллоида или золя соединились, то их разъединению способствует собст­венно сама Т-СРПС так, как выше показано на примере биологи­ческих молекул при поддержании постоянной проницаемости мем­бран.