Ороситель для пустыни

54

Ми продолжаем публикацию отрывков из книги Д. Джоунса «Изобретения Дедала». Коротенный рассказ о книге и описание одного из изобретений читатель найдет в цивьском номере «Кванта» (в заменке «Спасительная безликость»).

Ороситель
для пустьни

Дедал предлагает новый способ выделения водных паров из воздуха в пустыне, в основе которого лежит тот факт, что серная кислота или кукурузный сироп, оставленный в открытым сосуде, активно поглощают влагу из воздуха. Вообше, любой растор, давление насыщенных паров над которым ниже, чем давление водных паров в окружающей воздуха, должен поглощать влагу из воздуха. Но как выделить эту влагу из растора? Наиболее естественное было бы применить для этого «обратный осмос», т. е. просто «выжимать» воду из растора через полупроницаемыйMEMбрану*). Дедал начал разрабатывать водной пресс

для пуществеников по пустыням, который позволяет «выжимать» воду из серной кислоты через полупроницаемыйMEMбрану, а после снять внешнего давления серная кислота вновь випывает влагу из воздуха. Но затем Дедал пришел к мысли, что роль пресса вполне может играть гидрорастание давление. Высокий столб серной кислоты будет непрерывно собирать влагу из воздуха в верхней своей части, в результате диффузии вода равномерно распределяется по всему столбу и в нижней его части под действием огромного гидрорастания воды давления через полупроницаемыйMEMбрану. Дедалу, правда, не по душе всегда возня с серной кислотой — к счастью, благодаря своему больному молекулярному весу кукурузный сироп еще лучше подходит для этих целей. Если для выделения влаги из воздуха с относительной влажностью 20% потребуется столб серной кислоты высотой 2,4 км, то при тех же условиях столб кукурузного сиропа должен высоту только (!) 720 м. Из жидкости, смешивающихся с водой, наиболее удобную молекулярную массу имеет, по всей видимости, жидкий политиленокид; требуемая для наших целей высота столба этой жидкости равна всего лишь 50 м. Энергия, необходимую для разделения жидкости, в конечном случае дают сами опускающся вниз молекулы воды, так что весь процесс идет непрерывно и не требует вмешательства человека. В окончательном варианте установлен сообща к высокую колонну, заполненную кукурузным сиропом или политиленокидом, прикрепленную к буровой

*) Появление пленок, избирательно пропускающих воду, действительное дает возможность «выжимать» воду из растора. Однако для полной очистки воды требуется многоократно пропускать растор черезMEMбрану. (Причем, ред.)

55

вышке или к мачте ретранслятора, — в обшем, к тому сооружению, работа на котором и загнала вас в пустию. Более транспортабельный вариант конструкции, удерживаемый в вертикальном положении при помощи оттяжек или азростата, могут использовать и бедунный кочевники; одновременно кукурузный сироп (а может быть, и полистиленоксид) будет полезен в качестве продовольственного НЗ. Правда, попытка обводить пустию, построив цельй лес оросителей, обойдется слишком доого.

Из записной книжки Дедала

Предположим, что растор содержит $N$ молей воды с молярной массой $M$ (обшая масса $NM$) и $n$ молей расторенного вещества с молярной массой $u$ (обшая

масса $n\mu$). Масса растора в таком случае равна $M=NM+n\mu$, а его объем $V=M/\rho$, где $\rho$ — плотность растора.

Осмотическая давление, под действием которого растор всазывает чистую воду, находится по другую сторону полупроницаемой_memбраны, равно

$$p_{\text{oc}}=nRT/V=nRT\rho/M.*$$

Если растор залит в соуд высотой $h$, то гидростатическая давление у дна сосуда равно $\rho gh$. Чтобы чистая вода вытеснялась растор через полупроницаемый_memбрану, гидростатическая давление должна превышать осмотическая давление:

$$\rho gh>nRT\rho/M,$$

$$h>nRT/gM=\frac{RT}{g}\frac{n}{(NM+n\mu)}$$

(Окончание см. на с. 62)

*) Обратите внимание на формульную аналогию с универсальным газовым законом Менделеева — Клапейрона.