Тимоти Хейн (факультет физиотерапии и исследований движений человеческого организма (Северо-Западного университета, Чикаго, США)
Чарльз Оуман (Лаборатория эргономики транспортных средств Массачусетского технологического института, Кембридж, США)
Сверхмощные взрывы
Несколько лет назад я посетил выставку «Titanic exhibition» в лондонском Научном музее. Ознакомившись с письменным материалом одной из экспозиций, я узнал, что необходимо соблюдать крайнюю осторожность при поднятии чугунных предметов с морского дна глубиной 4 км, потому что при выходе на поверхность воды они могут взорваться. Почему это происходит?
Томас Тикстон (Уорлингем, Великобритания)
Взрыв возможен по нескольким причинам. Во-первых, внутри чугуна непременно есть газовые раковины или пузыри, образовавшиеся на значительном удалении от его поверхности. Во-вторых, чугун не очень пластичен и, как правило, трескается, а не деформируется. В-третьих, это неоднородный материал, содержащий около 4,5 % углерода, значительное количество кремния и марганца, а также фосфор и серу. Основные его включения — графит, аргентит и феррит. При погружении чугуна в такую электролитную среду, как морская вода, поверхность литья подвергается коррозии. Одним из продуктов этого процесса является водород в ионном или атомном состоянии. Ионы или атомы водорода проходят через ферритную решетку и проникают в газовые пузыри, где вновь формируются в молекулы водорода, отчего давление в полостях повышается. Поскольку данный процесс электролиза происходит на большой глубине, высокое давление, образовавшееся в газовых пузырях, становится равным значению давления воды извне. При поднятии чугунного предмета с глубины моря внешнее давление на металл уменьшается, а давление газа в полостях сильно возрастает. В лучшем случае чугун растрескается, в худшем — разлетится на куски.
К. К. Хансон (специалист по металлам, Фарнем-Сент-Мартин, Великобритания)
Старые ядра иногда взрываются после их поднятия со дна моря на поверхность. Это происходит в особых условиях, когда сульфатовосстанавливающие бактерии, обычно обитающие в осадочных отложениях на дне океана, заселяют мельчайшие трещины и щели в чугуне. Сульфаты, содержащиеся в морской воде, служат бактериям источником кислорода. Поглощая их, бактерии выделяют соединения серы с низкой степенью окисления. Растворимые аллотропные модификации серы вступают в реакцию с железом и образуют двусернистое железо (пирит) или минералы, содержащие односернистое железо. В восстановительных условиях морского дна сульфиды железа термодинамически стабильны, но, как только их поднимают на поверхность, они тут же начинают окисляться. В процессе этой экзотермической реакции образуется кислота, в результате чего металл может окислиться в считанные часы. В условиях ограниченного пространства хрупкие предметы, быстро и значительно увеличиваясь в объеме, могут взрываться.
Джефф Тейлор (специалист в областигеохимии окружающей среды, Кью, Австралия)
Да здравствует пиво!
В те времена, когда Индия находилась под властью Британии, пивовары изобрели особый вид пива — индийский светлый эль. Его варили в Британии и отправляли в Индию. Корабли с пивом дважды пересекали экватор, прежде чем доставляли его к месту назначения. При этом эль, как ни странно, сохранял свежесть. В ту пору пиво не пастеризовали и не разливали по бутылкам, поэтому, чтобы оно не испортилось, сусло сильно охмеляли. Какие свойства хмеля препятствуют скисанию пива?
Б. Мандерс (Нортчерч, Великобритания)
В хмеле содержится группа соединений, называемых гумулонами (альфакислоты), которые не растворяются в воде, но в процессе варения сусла меняют свою химическую структуру, образуя изомерную группу растворимых в воде соединений, называемых изогумулонами. Аналоги гумулона (и изогумулона), также содержащиеся в хмеле, — когумулон, адгумулон и прегумулон — отличаются только числом атомов углерода в боковых цепочках. Именно эти изоальфакислоты придают пиву характерную горечь, а также оказывают бактериостатическое воздействие на большинство грамположительных бактерий. Иными словами, они не убивают бактерии, а предотвращают их размножение. До изобретения методов охлаждения и пастеризации существовал лишь один способ предотвращения порчи пива — добавление спирта и хмеля. Спирт создавал неблагоприятную среду для деятельности микробов, а содержащийся в хмеле изогумулон препятствовал размножению молочных бактерий (Lactobacillus). Таким образом, высокое содержание спирта (как в производимых на экспорт немецких сортах) и высокая степень охмеления (как в индийском светлом эле) спасали пиво от скисания во время долгого хранения. Индийский светлый эль «изобрел» в 1790-е годы Джордж Ходжсон — хозяин одной пивоварни в Лондоне. За основу он взял свой рецепт светлого эля, при изготовлении которого стал использовать намного больше хмеля и повысил содержание алкоголя путем добавления дополнительного количества сахара и хлебных злаков. Далее, если для вторичного брожения в пивное сусло обычно добавляют сахар, то Ходжсон добавлял в бочки сухой хмель и при процессе выдерживания использовал больше сахара, чем требуется для изготовления светлых сортов эля. Вероятно, благодаря высокому содержанию сахара в пиве на стадии дображивания дрожжи не погибали, пока бочки с пивом плыли к месту назначения. В результате получался горький крепкий пенистый светлый эль, который благополучно переживал длительные перевозки не в самых благоприятных условиях, да и в Индии хранился довольно долго.
Стефан Уинклер (вице-консул по науке и технике Генерального консульства Великобритании, Бостон, США)
Как вы думаете, какой вкус имело это пиво со столь высоким содержанием хмеля и спирта? Хмель — самый дорогой ингредиент в любом сорте пива, и, пожалуй, для современных пивоваренных заводов экономически было бы невыгодно изготавливать настоящий индийский светлый эль по старинному рецепту. Вкус молодого переохмеленного индийского светлого эля напоминал скорее всего растворитель. Но это пиво было товаром с длительным сроком поставки — не менее года. За то время, пока его везли к месту назначения, оно обычно дозревало, утрачивало жгучую хмелевую горечь и приобретало тонкий изысканный вкус, который некоторые писатели сравнивали с букетом французских белых вин. На мой взгляд, это несколько надуманное сравнение, но я провел несколько опытов с индийским светлым элем. Сорта пива, которые я варил, особенно те, что изготавливались по эдинбургским рецептам примерно 1840 года, через год выдержки по вкусу отличались от всех современных сортов пива. И уж, во всяком случае, эти сорта пива не были горькими. Хмель и алкоголь в сочетании создают надежную антибактериальную среду, но все же оставалась опасность того, что пиво может испортиться. Чтобы бочонки не взорвались во время долгого плавания, перед отправкой эль вентилировали, что было чревато проникновением бактерий. Бочонки требовалось стерилизовать перед разливом в них пиво, а это тоже была непростая задача. Тем не менее дело это было выгодное, потому что корабли из колоний возвращались пустыми и перевозка пива обходилась очень дешево.
