Ничего личного

Часть 1. О природе

В первом блоке собраны заметки о природе: минералы, металлы и прочее.

Зловредный металл

Итак, поговорим мы сегодня про кобальт. И да, специально он никому не вредит. Напротив, кобальт очень полезен.

Что же мы знаем о нашем герое? Кобальт – серебристо-белый металл, на воздухе покрывающийся желтоватой оксидной пленкой. Плотность примерно как у меди, довольно тугоплавок.

Соли кобальта уже несколько тысяч лет используют для получения темно-синих красок (привет расписному фарфору и цветному стеклу).

К тому же кобальт – важная лигатура для стали, повышающая ее твердость, жаро- и износостойкость. Да что уж сталь, кобальт – основа для твердых сплавов, которыми потом ее точат и режут. Он связывает частицы карбидов (вольфрама, титана и др.) при совместном спекании, и мы получаем пирог невероятно твердый материал.

Еще не устали? Но мы в любом случае остановимся, хотя у кобальта еще много полезных применений.

Зловредность же кобальта засела в самом его названии. "Кобальт" происходит от немецкого Kobold, что означает домовой, гном. Древние плавильщики северной Европы при обжиге местных полиметаллических руд травились летучим и ядовитым оксидом мышьяка, выделяющимся в процессе, но свою беду приписывали проделкам злого горного духа кобольда. Собственно, и саму руду зачастую стали называть также. В 1735 году шведский минералог Георг Брандт выделил из этих руд ранее неизвестный металл и дал ему несколько измененное имя кобальт, которое сохранилось до сих пор.

Интересно, что в современной фэнтезийной культуре кобольдов порой изображают в виде антропоморфных ящеров или собак, хотя исконное представление об их облике соответствовало, скорее, современным гоблинам (еще и красным, как огонь).

Ну и на десерт: токсичность. С одной стороны, кобальт является важным для организма микроэлементом (например, кобаламин, он же витамин В12). Но при переизбытке кобальт и его соединения токсичны. А есть еще замечательный кобальт-60 – радиоактивный искусственный изотоп, использующийся для изготовления источников гамма-излучения. Очень важная штука для радиомедицины и дефектоскопии. И если когда-нибудь случайно встретите штучку с надписью Со-60, то лучше не берите ее в руки.

Орихалк в каждый дом!

Орихалк в каждый дом! Звучит как фраза с агитационного плаката фентезийного государства? Но достичь этой цели не так уж и сложно. Более того, орихалк, возможно, уже есть и у вас дома.

Итак, давайте разберемся с названием чудо-металла. На греческом оно записывалось словом ὀρείχαλκος и означало "горная медь". Впоследствии латинские авторы допустили искажение, и "горная медь" превратилась в "златомедь" (лат. aurichalcum). Что же, новое название подходит даже больше. Золота в составе нашего героя на самом деле нет, а вот золотой цвет имеется.

Далее нам предстоит сопоставить две археологические находки. Первая: глиняная табличка примерно VI века до н.э. где в числе прочего записано, что у берегов острова Сицилия возле бухты Рес затонул корабль с орихалком на борту. Вторая: следы кораблекрушения, датируемого VI веком до н.э, рядом с этим местом. А среди обломков лежали слитки металла. Вот он, наш орихалк!

Проанализировав состав, мы узнали бы, что этот сплав включает примерно 80% меди и 20% цинка с небольшим количеством примесей. Медь и цинк? Да перед нами же латунь! Конечно, не самая распространенная вещь в обычной квартире, но, например, в сантехнике встречается часто. Так что в следующий раз может завести своих гостей в ванную и похвастаться, что у вас смесители из орихалка.

С латунью связан еще один забавный факт. Медь люди использовали с незапамятных времен. Латунь тоже знали уже в античности. А вот чистый цинк получили только в XVIII веке. Но как же сделать сплав цинка, если ты не знаешь цинка? Видимо, люди прошлого были теми еще экспериментаторами и догадались сплавить медь с цинковой рудой (цинковым шпатом). Вот мы и вывели орихалк на чистую воду.

Серебришко!

Многие металлы в чистом виде и без своих оксидных пленок имеют серебристый цвет. Но наш сегодняшний герой не просто похож на серебро, а обязан ему своим названием.

Считается, что первое письменное упоминание об этом металле мы можем найти в "Естественной истории" Плиния Старшего. Плиний был в том числе римским куратором разработки золотых россыпей в Иберии (нынешней Испании) и встретил там некий металл, внешне похожий на серебро, но весящий подобно золоту. Позже он был назван Plumbum candidum — "белый свинец".

В середине XVI века европейцы (забавно, что именно испанцы) вновь узнали этот металл в Южной Америке (на территории современной Колумбии). Новый металл, внешне похожий на серебро, был назван платина, что является уменьшительной формой от испанского слова plata, которое, собственно, и обозначает серебро.

Получается, что дословно платина – это серебришко. Но откуда такое пренебрежение? Да просто люди тогда особо не понимали, что с ней делать. Платина ощутимо более тугоплавкая, чем золото, и более инертна к кислотам, чем то же золото. А еще плохо от него отделяется в россыпях, что уменьшает чистоту желтого металла. Единственные, кому на тот момент понравилась платина – это фальшивомонетчики, из-за близкой плотности двух металлов (уж не знаю, насколько сложной была тогда чеканка таких монет, но факты подобных подделок есть, позднее даже на государственном уровне).

Однако сейчас картина иная. Стоившая изначально дешевле серебра, теперь платина превосходит его в цене во много десятков раз. Благо, технологии добычи и обработки шагнули далеко вперед. И дело не только в платиновых ювелирных изделиях. Сейчас этот металл – важный катализатор для множества промышленных химических реакций, а также материал для химически стойкого оборудования и посуды.

Медный обманщик

Итак, представьте, что Вы – саксонский рудокоп века где-нибудь XVII. Вам кажется, что наткнулись на жилу медной руды. Начинаете орудовать инструментом все активнее и активнее. И тут за спиной раздается возглас одного из товарищей: "Scheiße, Kupfernickel!". Разочарованно опускаете руки – меди здесь не будет, горный дух подбросил другую руду.

Kupfer – это и есть медь на немецком, а вот Nickel – имя озорного и упрямого горного духа. Думаю, вы уже поняли, что он "подбрасывал" шахтерам. По имени этого персонажа получил свое название металл никель. Современные искатели цветных металлов от такой находки наоборот бы обрадовались.

Кстати, изначало словом Kupfernickel обозначался минерал никелин (соединение никеля и мышьяка преимущественно медно-красного цвета). В современном же немецком такое наименование у мельхиора (сплав меди и никеля; привет подстаканники из поезда!).

Чистый никель – серебристый, пластичный металл с плотностью как у меди и довольно высокой температурой плавление (почти полторы тысячи по Цельсию). На воздухе покрывается зеленоватой оксидной пленкой.

Никель невероятно ценное сырье для различных отраслей промышленности. Он и лигатура для сталей (жаропрочные хром-никелевые нержавейки в большом ходу), и компонент разных сплавов (например, широко известный и уже упомянутый мельхиор, важные для электротехники нихром и константан и многие другие), да и сам по себе используется в качестве конструкционного материала, в химических реактивах, аккумуляторах и еще множестве областей.

Ах да, есть же никелирование – можно любую железку покрыть слоем никеля и сделать классной, блестящей и нержавеющей.

Утерянный глиний

Вы слышали когда-нибудь про глиний? Что это – забытая технология переработки глины из речки в суперматериал или новое вещество, из которого можно лепить само мироздание? Реальность, увы, не так фантастична. Глиний повсюду и каждый из нас держал его в собственных руках.

По-другому глиний в России середины XIX века называли "серебром из глины". Серебра настоящего в глине, конечно, нет, зато в ее составе есть глинозем – светлая порошкообразная смесь оксидов различных металлов. Один из них, алюминий, и является общепринятым названием данного вещества. К сожалению или к счастью, к концу XIX века оно вытеснило глиний из употребления.

Термин "глиний" стал известен из работ выдающегося химика Николая Николаевича Бекетова, который в итоге сам от него постепенно отказался в пользу алюминия.

Итак, мы имеем дело с алюминием – самым распространенным металлом на Земле, который при этом встречается почти всегда в виде соединений. Руды алюминия крайне тугоплавки, поэтому до появления промышленного способа их обработки данный металл получали только лабораторно и стоил он даже дороже золота.

Алюминий – серебристо-белый легкий металл, который на воздухе покрывается твердой и химически стойкой оксидной пленкой. Он достаточно прочен, имеет высокую тепло- и электропроводность. Алюминий, из-за этих свойств и сравнительной дешевизны, стал одним из популярнейших конструкционных материалов. Мы найдем его в самолетах и ложках, проводах и теплообменниках.

Если же мы хотим улучшить свойства алюминия, то вперед в мир сплавов. Магний или марганец дадут нам повышенную прочность и пластичность, превосходную коррозионную стойкость. Медь еще больше повысит механические свойства, особенно после термообработки, но вот коррозия теперь станет проблемой для дюралюминия. А добавка кремния даст нам силумин – сплав с хорошими литейными свойствами и малой усадкой при застывании.

Вредный, но полезный

А вы знали, что у желтой краски на вашей стене, аккумуляторе в шуруповерте и даже золотом кольце на пальце есть едва уловимая связь с древнегреческими легендами? А виной тому кадмий и его соединения. Чтобы разобраться, нам стоит взглянуть на историю открытия этого мягкого легкоплавкого (всего 321 по Цельсию) металла серебристого цвета.

В 1817 году в Магдебурге из продажи изъяли все препараты с оксидом цинка, заподозрив в нем наличие мышьяка. Для исследования данного вопроса был привлечен профессор Фридрих Штромейер, который действительно нашел примесь. Только ей оказался новый металл, которому первооткрыватель дал название кадмий. Собственно кадмиевые минералы вообще очень редки (ниже гринокит, один из них), и он преимущественно встречается в небольших количествах в минералах на основе других металлов, в частности цинка.

Почему же Штромейер выбрал такое название? В Германии того времени цинк главным образом добывали из руды под названием галмей, которая, по существу, является смесью смитсонита (карбонат цинка) и гемиморфита (водосодержащий силикат цинка). Немецкое galmei произошло от латинского слова cadmia, которое часто использовали как обобщенное название для всех цинковый руд.

А вот сadmia – производное от греческого καδμεία. Кадмея или "кадмейская земля" – найденный еще в античное время вблизи Фив минерал, имеющий в составе цинк. Наименование Кадмея изначально носили и сами Фивы, ведь по легенде были основаны финикийским царевичем Кадмом, героем мифов и братом Европы (той самой, которую оприходовал Зевс). Забавно, что с именем персонажа, убившего огромного ядовитого змея, связано название токсичного и канцерогенного металла.

Однако кадмий, несмотря на свою опасность, широко используется в различных областях нашей жизни. Его добавляют для снижения температуры плавления твердых припоев, а сплав с золотом получает зеленый оттенок.

Кадмирование – нанесение тонкого кадмиевого покрытия – один из способов защитить сталь от воздействия окружающей среды.

Никель-кадмиевые аккумуляторы до сих пор весьма распространены, даже невзирая на развитие их литиевых собратьев, ведь способны эффективно работать при более низких температурах.

Ну и красители, куда без них. Сульфид кадмия или кадмий лимонный – желтый термоустойчивый пигмент для красок и пластмасс. А смешанные соли с серой и селеном имеют более широкое разнообразие цветов: от желто-зеленого до красного.

Также соединения кадмия применяются в полупроводниках, пленочных солнечных панелях, атомной энергетике, да и много еще где.

Только никогда не забывайте, что кадмий, равно как и многие его соединения, очень ядовит и по опасности не уступает ртути с мышьяком. Особенно выдающейся убойной силой обладают пары его оксида. Поэтому ни в коем случае не стоит разбирать старые кадмиевые аккумуляторы. Даже если очень руки чешутся.

«Глюциний»

В 1798 году французский химик Луи-Николя Воклен пытался установить предполагавшуюся общность состава берилла и изумруда. Исследования подтвердили догадку, но также привели и к открытию нового элемента. Воклен выделил из берилла "берилловую землю" (т.е. окись). Ранее неизвестный элемент, входящий в эту окись, изначально назвали глюциний (иногда встречается глиций) из-за сладкого вкуса водного раствора многих его солей. В свободном виде глюциний был получен только через тридцать лет, а образец вещества высокой чистоты – еще через семьдесят, в 1898.

К сожалению или к счастью, но до нас не дошли химический символ Gl и название глюциний, сменившиеся на бериллий с символом Be. Как не трудно догадаться, название произошло от минерала берилла, который и по сей день является главным промышленно значимым источником бериллия. А вот с самим бериллом не все так однозначно. Либо его название восходит к греческому , что означает "драгоценный сине-зеленый камень", либо происходит от названия индийского города Белура, где с древних времен добывали изумруды.

(Изумруд, аквамарин – это все драгоценные разновидности берилла)

Бериллий – хрупкий и достаточно твердый металл светло-серого цвета. Имеет примечательные физические свойства: высокую температуру плавления и твердость в сравнении с другими легкими металлами (алюминием, магнием, с которым имеет близкую плотность), а также высокий модуль упругости. Твердость бериллия примерно соответствует незакаленной стали, а модуль упругости – в полтора раза выше, чем у нее (если свовсем просто, то бериллий в полтора раза лучше сопротивляется упругой деформации).

Металлический бериллий дорог и весьма ценен. Изумруды на него, конечно, не перерабатывают, в ход идут непрозрачные и бесполезные для ювелиров вариации берилла. Тем не менее годовая выработка бериллия во всем мире исчисляется лишь сотнями тонн. Не так и много, учитывая широту его применения.

Основная масса бериллия используется в металлургии: как покрытие, но чаще в качестве легирующей добавки. Даже небольшой процент бериллия в стали позволяет изготовить из оной поразительно долговечные пружины. А бериллиевая бронза в дополнение к высокой упругости также не искрит при ударе о камень и металл (лично проверено). Вроде бы мелочь, но критично для инструмента, который используется рядом с легковоспламеняющимися материалами.

Бериллий слабо поглощает рентгеновское излучение, поэтому из него изготавливают окошки соответствующих детекторов и излучателей. А оксид бериллия – прекрасный огнеупор.

А еще бериллий очень любят в аэрокосмической технике. Легкий, достаточно прочный и тугоплавкий – он стал идеальным материалом для тепловых экранов, элементов обшивки и деталей реактивных двигателей (естественно, не чистый бериллий, а его соединения бериллиды). Кроме того из бериллия изготавливают зеркала для космических телескопов и спутников (стекло хуже переносит низкие температуры).

(Зеркало космического телескопа Джеймс Уэбб, состоящее из позолоченных бериллиевых пластин)

Что же, на десерт мы вернемся к "глюцинию". Хоть многие соли бериллия и имеют сладкий вкус, пробовать их совсем не стоит. Пыль, летучие и растворимые соединения бериллия чрезвычайно токсичны, а плюсом накапливаются в организме, являются аллергеном и канцерогеном. Есть даже отдельное заболевание бериллиоз – воспаление соединительной ткани легких под действием бериллия.

Кровь камня

Сегодня мне хотелось бы рассказать вам про минерал, что на свежем воздухе выглядит так, будто кровью истекает. О древнейшем алой краске и лекарстве, что не только лечит, но и наносит серьезный вред. Этот камень начали использовать еще древние египтяне, и имя ему – киноварь.

Ее название восходит к древнегреческому κιννάβαρι, где κιννα- корень, обозначающий в целом что-то красное, так что особой загадки здесь нет. Правда на воздухе киноварь заметно тускнеет. Она является самым распространенным минералом ртути с формулой HgS, но в атмосфере частично окисляется с поверхности, заменяясь оксидом. Именно тонкая пленка HgO преломляет свет и искажает цветовую окраску. Кстати, забавный факт: чистый оксид ртути также имеет окраску от оранжевого до красного, и в девяностые особо ушлые товарищи пытались продавать его под видом легендарной "красной ртути".

Но зачем же людям вообще добывали эти красные камни? Во-первых, ради самой ртути, хотя позднее появились способы и обратного превращения ртуть –киноварь. Во-вторых, конечно же, краска. Долгое время киноварь удерживала место яркого красного пигмента, пока не была вытеснена более безопасными красителями на основе кадмия. Хотя и сейчас киноварь используется в некоторых исключительных случаях, например в иконописи.

А в-третьих, киноварь очень долго, до внедрения антибиотиков, была единственно эффективным лекарством от сифилиса, как, впрочем, и другие соединения ртути. Правда лечение такое, как вы можете догадаться, было очень опасным. Токсичность ртути никто не отменял, так что лечение оказывалось не многим лучше болезни. Возможно, по этой же причине киноварь называли "кровью дракона": красная на вид, а "дыхание", т.е. пары – убийственны. Собственно, из киновари можно делать и украшения, но их безопасность также вызывает вопросы.

(Цвет)мет

Хρῶμα. Так древние греки называли краску, цвет. Именно от этого произошло слово «хром», название металла. Почему же так случилось? У хрома вполне типичный для металлов серебристый цвет. Да, у него есть едва уловимый голубоватый отлив. И блестящие хромированные вещи имеют бесспорно приятный глазу вид. Но где же буйство красок? Может Луи-Николя Воклен, открывший в 1797 году хром, ошибся с названием? Ведь обнаруженный им годом позже «глюциний» в конце концов переименовали.

(Цвет? Просчитались, но где?)

Что же, друзья, ошибки здесь нет. Просто хром получил название не из-за собственных свойств, а за разнообразие окрасок своих соединений. Судите сами.

(А это крокоит или «сибирский красный свинец», в котором хром впервые был обнаружен)

Начнем с оксидов. Большего всего на слуху – оксид хрома III (Cr2O3), он же хромовая зелень. Твердый зеленый порошок, который является крайне распространенным пигментом для разнообразных красок.

(Кто подумал про пасту ГОИ?)

Оксид хрома IV (CrO2) – черный, а, например, CrO3 – уже темно-красный (и жутко токсичный).

Кстати, CrO2 раньше применялся в качестве рабочего слоя на магнитных лентах.

Иодид хрома II (CrI2) – коричнево-красный пигмент для стекла, а карбид хрома II (Cr3C2) – темно-серый порошок, который можно нанести на сталь в виде износостойкого покрытия или переработать в собственный твердый сплав.

Напоследок будут хроматы и дихроматы (соли хромовой и дихромовой кислот). Цвета некоторых из них яркие и насыщенные, что открыло прямую дорогу в пигменты для красок (хотя и не только туда). Давайте просто смотреть:

(Хромат свинца II (PbCrO4), он же свинцовый крон, он же «хромовый желтый»)

(Красный свинцово-молибденовый крон, смесь предыдущего с MoCrO4)

(Цинковый крон (ZnCrO4), светлее свинцового «коллеги»)

(Дихромат калия (К2Cr2O7), он же хромпик, хотя его пигментная роль невелика)

(Хромат ртути (Hg2CrO4), пигмент для керамики)

И это не полный список, а только самые яркие во всех смыслах представители. Одно в них неприятно – многие соединения хрома ядовиты. А те, что не захотели быть просто ядовитыми, стали чрезвычайно ядовитыми.

(В рот такое лучше не брать... и в руки тоже)

Хотя основой областью применения хрома, конечно, остается металлургия. И упомянутое в начале хромирование, нанесение на поверхность стали (и не только) замечательного во всех отношениях покрытия: твердого, красивого и защищающего от недружелюбной окружающей среды. И, естественно, лигатура для тех же сталей, одна из самых часто применяемых. Причем нужен хром везде: и в высокопрочной стали, и в жаростойкой, и в нержавейке. Уверен, ваши столовые приборы тоже не обошлись без хрома.

(Больше хрома богу хромирования!)

Надеюсь, я не сильно утомил вас химическими формулами и немного порадовал яркими картинками. На сегодня это все.

Черные глаза

С давних времен у человека появляется желание что-то изменить в своей внешности. И самый простой способ для этого – косметика. Сегодня мы как раз поговорим об одном из древнейших косметических средств.

Глаза – зеркало души. И иногда зеркало очень хочется украсить. Еще несколько тысяч лет назад древние египтяне использовали для этого пасту из перетертого минерала стибнита. Так они чернили брови с ресницами и подводили контуры.

(Вот этот игольчатый красавец)

По другому стибнит называют антимонитом, трисульфидом сурьмы или сурьмяным блеском. А сама сурьма – серебристый полуметалл, хрупкий и плохо проводящий электричество, но нормально соединяющийся с металлами в сплавах.

(Сурьма(Sb), она же stibium)

Кстати, есть точка зрения, что такой макияж не только украшал глаза, но и защищал их от инфекций. Сурьма и ее соединения ядовиты – и для людей, и для микроорганизмов, только последние помирают гораздо быстрее. А в Средние века считали, что сурьмяный блеск еще и зрение улучшает, и ресницы делает гуще. Но это не так, экспериментировать не стоит. Что поделать, тогда приходилось лечиться даже ртутью.

Но сейчас для этого полуметалла существуют гораздо более полезные применения, чем мазать на наши телеса: антифрикционные сплавы и сплавы для тонких отливок, припои и полупроводники, огнеупорные материал (триоксид сурьмы) и пиротехнические составы (трисульфид сурьмы).

(Спичечная головка считает, что она тоже своего рода пиротехника)

Латинское название элемента stibium происходит от греческого στίβι, которым называли эту своеобразную косметику. Наше слово "сурьма" – от турецкого sürme, которым обозначали то же вещество. Но существует и интересное устаревшее название antimonium (отсюда и антимонит/стибнит), производные которого закрепились в некоторых языках. По одной из версий antimonium можно перевести, как "противостоящий монахам". Монахи-химики(алхимики) часто травились при работе с этим веществом.

(Обложка "Триумфальной колесницы антимония", труде Василия Валентина, в котором описан процесс выделения элементарной сурьмы).

А есть еще выражение "разводить антимонии (антимонию)", т.е. вести пустые, бесполезные разговоры. По одной из версий оно произошло от долгого и муторного процесса перемолки антимонита в порошок. Или же от безрезультатных споров средневековых ученых, которые не могли однозначно решить, является ли этот минерал лекарством.

Нефть прошлого

"Береза совместно с сосной действительно на протяжении всех веков развития русской цивилизации в лесах Европы и Сибири были как нефть сейчас – базовыми материалами существования человека. Береза, присутствуя издревле в лесном покрове страны, обеспечивала человека теплом, лекарствами и крутила колесо телеги". Данное высказывание взято мной из интервью биолога и исследователя Владимира Николаевича Седых. Очень уж оно мне показалось занимательным, так что давайте разберемся поподробнее.

С теплом все очевидно: цепочка "береза-дрова-огонь" напрашивается сама собой. Тем более сухая древесина березы – хорошее топливо с высокой теплотворной способностью. В добавок мы получаем источник света – береза служила материалом и для лучин.

(Отдохни у костра, путник)

Но, кроме открытого горения, наши предки знали и пиролиз, хоть так его и не называли. Пиролиз древесины – это процесс ее термического разложения при недостатке кислорода. Простейший способ: собрать смолистые березовые сучья и коряги в кучу, плотно обмазать глиной или грязью, а вокруг развести большой костер. Не слишком технологичное и полезное для здоровья занятие, но зато на дне конструкции окажется интерсная смесь смол и углеводородов. Деготь, короче говоря.

(Можно, конечно, и не в яме)

(А можно еще проще – свернуть бересту в рулон и закопать под костер. Между слоями появяться маленькие капли дегтя. Очень древний и неэффективный способ, зато простой. По крайней мер я встречал такую информацию)

Деготь – темная маслянистая жидкость и очень полезный продукт, если ваша техника еще не дошла до нефтехимии. Вот только основное:

- Пластичная смазка для деревянных и не только деталей (в дегте много парафина).

- Пропитка для защиты от влаги и гниения. Смешайте с маслом (льняным, например), и получится краска для дерева.

- Антисептическими свойствами деготь тоже обладает (за счет содержания креозота, эфирных масел и всего такого).

(Утро начинается не с кофе)

И не будем забывать, что после пиролиза остается еще одна важная штука – древесный уголь. А если березу не жечь, то можно что-нибудь сколотить, выстругать, склеить. Ее древесина прочная, но при этом достаточно хорошо обрабатывается. Плюс почти не пахнет, оттого подходит для пищевой тары в случаях, когда нежелательно изменение вкуса продукта.

(А на тебя кто-нибудь смотрел, как он – на эту фанеру?)

Так что будете в лесу – обнимите березку.

Живые камни

Представьте, идете вы по скалистой пустыне, а камни у подножия ближайшего пригорка провожают вас внимательным взглядом.

Звучит невероятно? Так оно, собственно, и есть (к счастью, мне кажется). Однако сегодня мы все-таки поговорим о "живых камнях" или литопсах. Глаза у них отсутствуют, как и у любых других растений, а вот жизненный цикл довольно интересный. И на камни они тоже в целом-то похожи, не зря мимикрировали.

Литопсы относятся к суккулентам, т.е. приспособлены для накопления влаги и обитания в засушливой местности. Внешне они отдаленно похожи на маленькую жо... копилочку (не более 5 см в диаметре) из-за характерной щели посередине. На деле же вся их надземная часть состоит из двух мясистых и категорически сросшихся листьев, что и обуславливает необычную форму. Которая, кстати, понравилась людям (как и разнообразие окрасок), поэтому литопсы с юга Африки распространились по миру в качестве комнатных растений.

В течении года взрослый и здоровый литопс проходит через четыре стадии:

1. Условное лето (сухо, долгий день). Литопс просто пытается выжить и прикидывается камнем, чтобы какой-нибудь пустынный зверь его не схарчил.

2. Условная осень (выпадают осадки, день сокращается). Пора любви и размножения для литопсов. Из той самой щели высовывается яркий (обычно желтый или белый) цветок, на месте которого потом появляется коробочка с семенами.

3. Условная зима (сухо, короткий день). Внутри старой пары листьев начинает расти новая, причем щели их обычно перпендикулярны. Интересно, что новые листья полностью поглощают старые, от которых остается только сухая шкурка, и занимают их место. Но иногда случается, что взамен одной пары, появляются сразу две новых. В любом случае, выглядит этот процесс жутковато.

4. Условная весна (снова осадки, день увеличивается). Новые листья будто бы растут, но на самом деле просто раздуваются, запасая воду. Так литопс готовиться пережить следующее сухое лето.

Такой вот интенсивный цикл перемен может быть даже у обычного пустынного "камушка".

Часть 2. О технике

Во втором блоке собраны заметки о технике.

Колеса крутятся – подача мутится

Что вам приходит на ум при слове "насос"? Телескопическая "палка", которой мы подкачивали колеса своих велосипедов? Или водяная колонка с тугой длинной ручкой в деревне у бабушки? Этот ответ будет верным... Но лишь отчасти.

В целом насосы решают куда более глобальные задачи. Транспортировать нефть с месторождения через половину континента, гонять аммиак по бесконечной паутине трубопроводов химического завода или доставить чистую воду в наши с вами дома. От нечистот, кстати, без насосов тоже нормально не избавишься.

(Поприветствуем фекальный насос)

Занимаются такой крупномасштабной транспортировкой насосы центробежные. Они не похожи на те, что мы вспоминали в начале. Их мощности могут измеряться мегаваттами, а рабочим органом, который и приводит жидкость в движение, является вращающееся колесо. Хотя встретить их не так и сложно – я, например, сфоткал один на ближайшей заправке.

(Реальный работяга, а не эти ваши фотомодели с глянцевых обложек каталогов продукции)

Длинная штука на фото – это и есть насос. Центробежный секционный. Раз уж на то пошло, то подробнее взглянем на один из их (но не на этот, заправку мне, к сожалению, не дадут разобрать). В продольном разрезе такой насос может выглядеть примерно вот как (стрелками условно показано направление течения жидкости):

Здесь мы видим, что ротор (комплекс вращающихся частей) нашего героя – эдакий шашлык из вала-шампура и кучи рабочих колес.

(Ммм, шашлык из стали 25Л, все как я люблю)

А между ними в корпусе неподвижные направляющие аппараты. Чтобы после колеса жидкость текла куда нужно – точно на вход следующего.

(Нет, это не нож мясорубки)

Рабочее колесо – основа всего. Правда с колесом привычным тоже не так много общего. Рабочее колесо насоса – это два условных "диска", между которыми находятся хитровыгнутые лопатки.

(Объясни свою колесность)

Название данной заметки вполне отражает базовый принцип работы центробежного насоса. Вращающаяся лопатка как бы вытесняет жидкость своей выгнутой стороной и заставляет двигаться к переферии колеса под действием центробежной силы. Здесь у нас первый переход: механическая энергия привода преобразуется в энергию движения потока. Подача замутилась.

(Тепленькая пошла!)

В направляющем аппарате происходит второй переход: часть кинетической энергии потока преобразуется в потенциальную энергию давления. Что нам это дает в реальном мире? Теперь мы можем поднять жидкость на высоту: 20-й этаж современного здания или магистральный трубопровод через гору. Собственно, для того нам и нужно много ступеней – чтобы в сумме получить требуемый перепад давления между входом и выходом насоса.

(Даже умный не всегда может обойти гору)

Естественно, видов центробежных насосов много. Он может быть одноступенчатым, но с большим двусторонним колесом и спиральным отводящим каналом. Или же его ротор может быть консольным. У каждого из центробежных – свои фишки, но их мы оставим на другой раз.

(Совершенство, отлитое в металле)

(Часто именно консольники качают воду внутри многоквартирных домов или по технологическим сетям заводов)

Вот такая вот получилась заметка, в которую я накачал много чего. Будем надеяться, я вас не сильно загрузил и ни в чем не обманул.

Усталость

Он устало посмотрел на фотографию. Уже успел выучить ее до мелочей, каждый изгиб и каждую впадинку. Но что толку? Назад ничего теперь не воротишь. Он бы никогда не подумал, что подобное случиться с ними.

Всегда найдется какой-нибудь изъян, какой-нибудь острый угол. С него-то все и начнется. С мелочи. Маленькая, крошечная трещинка, за которой и не уследишь. Затем еще одна и еще, и вот они уже слились в настоящую проблему. А все вокруг постоянно вращается в бесконечном цикле ударов. Внешние силы то давят, то отпускают, и так по кругу, отчего становится только хуже.

День за днем трещина растет. Конечно, противоположные стороны притираются друг к другу, но пустоту между ними ничем не заполнить. Они так близко, но уже порознь. И с каждым часом связь больше и больше ослабляется. А потом какая-нибудь случайность, небольшой толчок, и все в миг идет крахом. Грубо и звонко.

Вал сломался пополам. Произошло усталостное разрушение.

Такая вот лирика механики разрушения.

Воздушный ножевой бой

Думаете, речь пойдет о секретном боевом искусстве десантников? Нет, друзья, мы поговорим о сражающихся на ножах самолетах. Буквально.

На заре военной авиации боевые самолеты отличались от всех остальных разве что ливреей (раскраской и опознавательными знаками). Штатного оружия на них не было, ведь главная задача самолета того времени – это разведка. И нечего отвлекать пилота и наблюдателя (при наличии) на всякую стрельбу. По крайней мере в Первую мировую самолеты вступили даже без пулеметов на борту (за редким исключением). Если летчики и устраивали перестрелку, то сугубо на личных пистолетах и карабинах, что было не слишком эффективно.

Самолеты-бомбардировщики тоже отсутствовали (опять-таки за редким исключением), с этими задачами справлялись дирижабли. Если что-то с крылатых воздушных судов и сбрасывали, то это были небольшие бомбы, а против пехоты – флешетты (оперенные стальные стержни), причем сброс часто осуществлялся вручную. Поговаривают, что летчики кидались даже кирпичами.

Хотя позднее появились первые ракеты. Выглядели они весьма своеобразно, но дирижабли жгли.

Самое же экзотическое оружие боевых самолетов – тросы с грузами и кошками и подвесные ножи с пилами. Вот мы и подобрались к сути заголовка. Первое нужно было, чтобы ломать и останавливать воздушные винты, а вот второе – для натуральной резни. Считается, что пионером этой идеи стал П.Н. Нестеров. Он приделал нож к фюзеляжу самолета, чтобы вскрывать обшивку дирижаблей. Хотя подобное оружие могло применяться и для разрезания самолета неприятеля, как развитие техники боевого тарана.

Существовали разные способы "хвата" клинка, но лично мне наиболее удачным кажется крепление на конце хвоста, по крайней мере для борьбы с дирижаблями. Пролетая над дирижаблем сверху, летчик резко начинал набирать высоту, хвост самолета совершал маховое движение вниз и распарывал обшивку. Однако стоит понимать, что любое самолетное "фехтование", независимо от цели и способа, требовало высочайших летных навыков при довольно сомнительной эффективности.

Как бы там ни было, ножи и пилы являются интересной страницей истории развития боевой авиации.

No friction

Многие (если не все) видели хоть раз в жизни подшипник. На велосипеде, например, или самокате. Основа используемых там подшипников качения: два кольца и шарики. Довольно просто, верно?

Но можно еще проще. Уберите эти самые шарики или ролики, т.е. тела качения, и получите подшипник скольжения – конец вал крутится внутри гладкой втулки. Хотя простота в обоих случаях, конечно, кажущаяся. Чтобы подшипник работал, и работал долго, нужно решить много инженерных задач. И одна из них – трение. Краеугольный камень подшипника скольжения, ведь чем меньше вредная работа сил трения, тем лучше.

Но название данной заметки, конечно, слишком самонадеянное, и совсем от трения мы никуда не уйдем (в рамках данного технического решения и в рамках, увы, не сказочных законов природы). Мы можем его только уменьшить. Для этого вкладыши подшипников – рабочий элемент, по которому и "катается" вал – изготавливают из антифрикционных материалов. Некоторые твердые сплавы, бронзы, полимеры, керамика и даже дерево – все то, по чему сталь скользит без лишнего сопротивления. А еще баббит – особый антифрикционный сплав, о котором, собственно, я и хотел рассказать, но зашел малость издалека. Самую чуточку.

Название свое баббит получил по имени создателя – Исаака Бэббитта. Деятельный американец, живший в XIX веке, был по профессии ювелиром, но также интересовался изготовлением различных сплавов. Он даже открыл собственную фабрику по производству дешевого заменителя серебра из меди, олова и сурьмы. Бизнес этот, как говорится, не взлетел, но полученный опыт оказался явно нелишним. В 1839 году Бэббитт изобрел свой баббит – литейный антифрикционный сплав, состоящий из тех самых олова, меди и сурьмы. В настоящее время в состав в небольшом количестве вводят и другие добавки, а олово может заменяться свинцом.

В чем же такая особенность баббита? По большому счету, он является композитным материалом: в мягкой оловянной (или свинцовой) матрице рассыпаны твердые интерметаллические кристаллы, образованные при реакции сурьмы с металлами. Более мягкое олово быстрее истирается, и поверхность скольжения образуют только грани этих небольших кристаллов. А чем меньше поверхность контакта, тем меньше и трение. (Если верить литературе, которую я нашел, то минимальный коэффициент трения в паре сталь-баббит со смазкой может составлять всего 0,03. Немногим больше, чем на коньках – сталь по льду).

(Светлые многоугольники – те самые кристаллы)

Кроме того олово, при отсутствие в подшипнике смазки, плавится и временно ее заменяет, защищая подшипник от скоропостижного и полного отказа. А во время эксплуатации неизбежно будут режимы, при которых подшипнику придется работать "на сухую".

Правда у этой оловянно-сурьмяной медали есть и обратная сторона. Баббит довольно мягкий, и целиком вкладыш подшипника из него не сделаешь. Поэтому нашего "скользкого малого" наносят или заливают на более прочную основу, например, сталь.

(На фото видно, что стальная основа и баббитовый слой отличаются по цвету)

Вот такие вот пироги... биметаллические.