Джирл Уокер - Новый физический фейерверк

Чтобы избежать такой опасности, можно перед мытьем закачать в танкер инертный газ, и тогда кислорода не будет хватать для взрыва. Однако этот способ вначале тоже не обеспечивал безопасность, поскольку генератор инертного газа создавал в нем разделение зарядов (в газе возникали ионы). До тех пор, пока проблема не была выявлена и решена, танкеры при мойке взрывались.

Любители покататься на лыжах ночью иногда замечают, что лыжи в темноте светятся. Что вызывает это свечение?

ОТВЕТ •Когда лыжи просто лежат на снегу, между ними и снегом происходит перенос заряда. Этот механизм обычно называют контактной электризацией . Механизм явления сложный, но мы просто скажем, что заряд может перетекать с одной поверхности на другую.

Предположим, что лыжи сделаны не из металла (металлические канты слабо влияют на эти эффекты). Тогда из-за перешедших из снега и собравшихся на нижней поверхности лыж зарядов материал, из которого сделаны лыжи, становится поляризованным. Это означает, что положительные и отрицательные заряды в молекулах слегка раздвинулись. В результате из-за того, что на нижней и верхней поверхностях лыж сосредоточатся заряды противоположных знаков, внутри лыж возникнет электрическое поле. Например, если лыжи перетянут электроны из снега вверх, нижняя поверхность лыж будет заряжена отрицательно, а верхняя — положительно (лыжи таким образом превратятся в конденсатор).

Когда лыжи заскользят по снегу, эффект разделения зарядов значительно усилится (это называется трибоэлектрическим эффектом ), и между снегом и нижней (или верхней) поверхностью лыж полетят искры. Ночью, когда глаза привыкнут к темноте, лыжник сможет увидеть эти искры.

Немецкая гордость и чудо своего времени — дирижабль «Гинденбург» имел длину почти как три футбольных поля. Это был самый большой летательный аппарат из когда-либо построенных. Хотя он удерживался в воздухе 16 баллонами опасного легковоспламеняющегося газообразного водорода, дирижабль проделал множество трансатлантических перелетов и ни разу не попал в аварию. Фактически ни один немецкий дирижабль никогда не попадал в аварию из-за водорода, хотя все они использовали водородные баллоны. Однако 6 мая 1937 года, когда «Гинденбург» готовился приземлиться на базе ВМС США в Лейкхерсте, на нем все-таки случился пожар.

Экипаж подождал, пока ливень почти закончится, и сбросил причальные канаты с дирижабля, которые подхватила наземная команда базы. В этот момент с земли на внешней обшивке дирижабля заметили рябь примерно на расстоянии трети от хвоста. Через секунду оттуда вырвалось пламя, и внутренность дирижабля озарил красный свет. Еще через 30 секунд горящий дирижабль упал на землю, погибли 36 человек, еще больше людей получили ожоги. Почему после стольких полетов без единого происшествия на дирижабле, летающем на водороде, случился пожар?

ОТВЕТ •Когда «Гинденбург» уже готовился к приземлению, с него на землю были сброшены намокшие от дождя (и ставшие токопроводящими) причальные канаты, заземлившие металлический каркас дирижабля, к которому они крепились. Между обшивкой и землей образовался проводящий путь, то есть потенциал каркаса стал равным потенциалу земли. При этом должна была заземлиться и внешняя обшивка дирижабля, но она была покрыта несколькими слоями герметика с большим электрическим сопротивлением (герметик плохо проводит ток). И эта обшивка осталась под потенциалом атмосферы на высоте 43 м, то есть на той высоте, где летел дирижабль. Из-за грозы этот потенциал относительно земли был довольно высоким.

Создалась опасная ситуация: потенциал обшивки резко отличался от потенциала металлического каркаса дирижабля. Очевидно, заряд растекся по мокрой внешней поверхности обшивки, и между ней и металлическим каркасом внутри проскочила искра. Есть две версии того, как искра вызвала пожар. Первая: искра подожгла слои герметика. Вторая — один из причальных канатов мог прорвать баллон с водородом, водород протек в полость между баллоном и внешней обшивкой, и искра подожгла водород. Рябь на обшивке, о которой писалось в сообщениях, свидетельствует в пользу именно этой версии. Так или иначе, огонь перекинулся на другие баллоны, и дирижабль упал на землю. Если бы слои герметика на обшивке «Гинденбурга» лучше проводили ток (как это было у дирижаблей, изготовленных как до него, так и после), катастрофы, возможно, не случилось бы.

Часто пациентов с ожогами привозят на каталке в замкнутую камеру с атмосферой, насыщенной кислородом, и оставляют лежать на ложе-носилках, которые устанавливаются на металлическую раму. Когда сеанс лечения заканчивается, санитар стягивает ложе-носилки с пациентом с металлической рамы и перекладывает на каталку в коридоре, чтобы отвезти в палату. Были зарегистрированы по крайней мере два случая, когда носилки загорались с того конца, который последним покидал камеру. Загорание носилок, на которых лежит пациент, и так уже получивший ожоги, создает опасность для его жизни. Очевидно, в атмосфере, обогащенной кислородом, риск возгорания велик, но вопрос в том, как именно носилки могут загореться?

ОТВЕТ •При разборе случаев возгорания вскоре стало понятно, что между пациентом и ложем-носилками происходит разделение зарядов. Предположим, что электроны с пациента перешли на ложе-носилки и они стали отрицательно заряженными. Тогда некоторое количество электронов в металлической раме уйдет вниз и верхняя часть рамы окажется положительно заряженной, поскольку электроны распределяются по внешней поверхности проводника. Такая система из отрицательно заряженных ложа-носилок и положительно заряженной рамы напоминает конденсатор — электрическое устройство, в котором запасается заряд.

Может ли искра, пробежавшая между ложем и рамой, поджечь ложе? Не может, причем по двум причинам.

1. Электрическое поле между ложем и металлической рамой недостаточно велико, чтобы ионизовать атомы (выбить электроны из атомов и таким образом создать проводящий путь, по которому электроны из ложа перетекли бы в раму).

2. Энергии поля зарядов не хватит, чтобы вызвать загорание.

Однако ситуация меняется в момент, когда ложе-носилки съезжают с рамы, поскольку заряд собирается в небольшой области и оказывается рядом с зарядом на металлической раме под ним. Из-за большой концентрации заряда электрическое поле и запасенная в нем энергия будут увеличиваться до тех пор, пока между ложем и рамой не проскочит искра, энергия в которой может оказаться достаточной для поджога ложа-носилок.