Рафаил Бахтамов - Властелин Окси-мира

Сейчас в каждой лодке установлены кислородные баллоны. От них протянуты кислородные трубопроводы со штуцерами, к которым можно подключить шланг от маски. До открытия люка люди дышат из этой системы (она называется БИБС). Когда люк открывают, человек делает несколько глубоких вдохов-выдохов и ныряет. Запаса кислорода в лёгких хватает на подъём с глубины 60 – 65 метров…

А как же азотная болезнь? Она не возникает. В подводной лодке человек дышит воздухом под нормальным давлением. Поэтому избыточного азота в его крови нет. Правда, чтобы открыть люк, нужно давление в отсеке уравнять с наружным. Но это длится всего несколько минут, и азот не успевает насытить кровь. К тому же человек в это время дышит воздухом, где азота только 40 процентов.

Как видите, идеи не пропадают. Однако в 1948 году мы думали, что не только изобрели новый способ выхода из затонувшей подводной лодки, но и открыли оксивентиляцию. А к своим открытиям мы относились серьёзно. Поэтому я нисколько не удивился, когда Гена сказал:

– Надо проверить, как там с кислородом. Чтобы не повторилась история с перекисью.

Я кивнул. Если с получением кислорода плохо, Смолин заставит изобретать новый способ. Лучше это делать не за три дня.

Если человек гениален, тут ничего не поделаешь. Сам он может воображать, что говорит чепуху, его современники могут в это верить. Но пройдут годы, и в нечаянно брошенных словах потомки с изумлением обнаружат зёрна великого открытии.

Описывая путешествия Гулливера, гениальный английский сатирик Джонатан Свифт (в детстве его считают приключенческим писателем, но я надеюсь, вы уже вышли из этого возраста) приводит своего героя на остров Лапуту и даёт ему возможность подробно ознакомиться с академией в городе Лагадо. Критики – с тех времён и до наших дней – единодушно отмечают, что описание академии представляет собой великолепную сатиру на учёных, оторванных от жизни, витающих в облаках.

Конечно, так оно и есть. Ещё и сейчас попытки добывать солнечную энергию из огурцов кажутся смешными. Но я не могу ручаться за будущее. С гениями лучше быть осторожным. Я убедился в этом, прочитав описание современного промышленного способа получения кислорода.

Мир, в котором мы живём, настолько богат кислородом, что добывать его, в принципе, можно из всего: из дерева, из песка или глины, из ржавой вилки, помидора и книги. Однако отсюда не следует, что в этом есть смысл. Смысла как раз нет. Кислород, выделенный из дерева, стоил бы немногим дешевле серебра. Подобную роскошь мы не можем позволить себе.

Конечно, нет смысла получать кислород и любым из «школьных» способов: из окиси ртути, перманганата калия, бертолетовой соли. Все эти вещества слишком дороги. Вообще из химических способов интерес представляют только два: электролиз воды и разложение окиси-перекиси бария.

Разложить воду электрическим током достаточно просто. Чтобы улучшить электропроводность, в воду добавляют щёлочь – обычно едкий натр. Затем через раствор пропускают постоянный ток.

Недостаток у этого способа только один – большой расход энергии. На получение кубического метра кислорода затрачивается 12 – 15 киловатт-часов. Поэтому кислород получают из воды лишь тогда, когда нужен не только кислород, но и водород и есть дешёвая электрическая энергия.

Окисно-перекисный способ остроумен – это, пожалуй, его главное достоинство. Окись бария (BaO), нагретая до 540 градусов, поглощает кислород из воздуха и превращается в перекись (BaO2). При дальнейшем нагревании до 870 градусов перекись бария разлагается, превращаясь в окись и выделяя чистый кислород. Кислород можно собрать, а окись вновь охладить и проделать всё снова. Получается своеобразный «химический насос», выкачивающий кислород из воздуха.

Просто и красиво. К сожалению, для нагревания перекиси нужно много теплоты, а для охлаждения – много времени. В результате и этот путь имеет лишь теоретическое значение.

Впрочем, в смысле остроумия другие способы могут смело поспорить с окисно-перекисным. Например, диффузионный. Камера, разделённая на части пористой перегородкой. В одной части – воздух, в другой создаётся вакуум. Газы начинают проходить (диффундировать) сквозь перегородку. При этом скорее будут проскальзывать более лёгкие молекулы (с меньшим молекулярным весом). Молекула кислорода тяжелее. Значит, азот в основном уйдёт; кислород же в основном останется. Для промышленности способ, увы, слишком изящен…

Мне больше всего понравился ещё один путь, по-моему, чрезвычайно оригинальный. Я вообще люблю, когда человек использует опыт природы. За миллиарды лет природа многому «научилась», и, право же, не грех кое-что у неё позаимствовать.

Организм, как вы помните, получает кислород с помощью гемоглобина. Гемоглобин берёт кислород из воздуха, а потом отдаёт его клеткам.

Салькомин – вещество, приготовленное искусственно, – похож на гемоглобин. При температуре 35 градусов и давлении в 7, 5 – 8, 5 атмосферы он поглощает кислород. А затем отдаёт, когда температура и давление снижаются. Из 50 килограммов салькомина можно за час получить около 10 килограммов кислорода. Не мало, хотя и не очень много. Зато кислород исключительно чистый (природа умеет работать!). В медицинских целях этот способ уже применяется.

Промышленный кислород получают иначе. Не так оригинально и красиво, но гораздо дешевле и в огромных количествах. И тут самое время вспомнить Джонатана Свифта и его неутомимого Гулливера – путешественника, судового врача, капитана… Вот что увидел он в академии Лагадо: «Под началом великого учёного находилось 50 рабочих. Одни сгущали воздух, делая его осязаемым, извлекая из него азот и давая испаряться текучим и водянистым частицам…»

«Ведь это полная картина производства жидкого воздуха, кислорода и азота – и всё это в 1726 году!» – восклицает французский учёный Ж. Клод, один из соиздателей промышленного способа получения кислорода.

В самом деле. Для получения кислорода воздух сначала «сгущают, делая его осязаемым» (сжижение). Затем, «давая испаряться текучим и водянистым примесям» (перегонка), извлекают из него кислород и азот.

В чём же смысл «ехидства» Свифта? По тем временам (начало XVIII века) считалось, что воздух «неделим» и абсолютно не поддаётся сгущению. Таким образом, высмеивая академиков из Лагадо, Свифт приписал им совершенно нелепые и бессмысленные действия. Но описал так, что фактически предвосхитил способ, изобретённый инженером Линде в 1895 году – почти через 170 лет после появления «Гулливера»!

Чтобы «сгустить» воздух, его охлаждают до минус 192 градусов. Делают это в особых машинах – детандерах. Принцип работы детандера прост. Воздуху, сжатому в компрессоре до 200 – 250 атмосфер, дают быстро расширяться. Расширение вызывает потерю энергии, газ охлаждается. Для более глубокого охлаждения газ заставляют совершать дополнительную работу – двигать поршень машины. Сжатие и охлаждение повторяют несколько раз, пока температура воздуха не снизится до минус 192 градусов и он не превратится в жидкость, напоминающую воду.