НАУЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
Группа конструирования искусственных орудий природы

ОТЧЁТ о научно-исследовательской работе

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ
МЕТОДОМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Контактный адрес:

А/я 86, г. Темиртау-12, Карагандинской обл.,
Казахстан, 101403, Представительство НДЭР
Тел.: (7213) 98-32-61; Моб.: 8-777-135-29-93
E-mail: orient2001@inbox.ru

г. Темиртау, 2000 г.

1. Формулировка проблемы.

Общий объём гидросферы Земли – 1386 млн. км3. 2,53% от этого количества (35 млн. км3) составляют природные запасы пресной воды /1, с.32/. На каждого жителя нашей планеты её приходится по 5,8 млн. т, однако на сегодняшний день более 2 миллиардов человек испытывают серьёзные трудности с нормальным обеспечением питьевой водой, а 500 миллионов человек, в том числе 5 миллионов детей, ежегодно заболевают из-за несоответствия её качества элементарным санитарным нормам /2, с.169/.

Нет сомнений в том, что сложившуюся критическую ситуацию пока еще можно как-то поправить, вложив достаточные средства в организацию и развитие традиционных систем рационального водоснабжения, водопотребления и водоочистки, а также в освоение ещё неиспользуемых естественных запасов пресной воды. Но очевидно, что уже сейчас пора серьёзно подумать о том недалёком дне, когда единственно доступным источником удовлетворения непрерывно растущих потребностей землян в питьевой воде будет лишь Мировой Океан.

 Опреснением морской воды люди занимаются несколько столетий. За это время разработаны десятки промышленных технологий опреснения, основанных на физико-химических процессах парообразования, замораживания, диализа, ионного обмена, обратного осмоса, гидратообразования и экстракции /3-5/. Важнейшей из них является дистилляция воды под воздействием тепла. В разных странах мира действуют более 800 крупных дистилляционных опреснительных установок, мощностью 7 млн. м3 в сутки /2, с.150.210/.

Отмечая все эти несомненные успехи, следует признать, что прогресс в деле развития технологий опреснения воды (как и всех прочих технологий существующего затратного способа производства) идёт по принципиально порочному пути, ведущему в технологический и экологический тупик. Дело в том, что в современной технике производительный потенциал природных экосистем усиленно эксплуатируется человеком, но совершенно им не развивается. А так как скорость развёртывания социальных процессов на несколько порядков выше скорости развёртывания природных процессов, мы сейчас просто только проедаем те запасы, которые были накоплены за миллиарды лет эволюции нашей планеты до появления на ней людей.

Например, процесс парообразования воды, используемый в интересующей нас технологии дистилляционного опреснения, по всем базовым физико-химическим показателям совершенно идентичен /!/ тому процессу парообразования воды, который протекает в системе естественного круговорота воды в природе. И там, и тут для перевода воды из жидкого в газообразное состояние  необходимо затратить 9,7 ккал/моль (при 100о) /6, с.138/. В результате, по своим энергетическим параметрам дистилляционные опреснители (даже в наиболее экономичном гелиоварианте) не только не способны конкурировать с аналогичными творениями природы, а наоборот – значительно им уступают. Кроме того, - они исчерпывают природные запасы топлива, способствуя тем самым углублению энергетического кризиса и катастрофическому тепловому загрязнению окружающей среды. По указанным причинам в нынешней форме организации производства пресной воды, как и при её прямом потреблении из естественных источников, сохраняется экологически гибельная направленность вектора преобразующего воздействия на природу:


которая необратимо истощает как ограниченные ресурсы Земли, так и силы самих людей. А если учесть, что нынешняя производящая форма хозяйства многократно «эффективнее» разрушает окружающую среду, чем исторически предшествовавшие ей потребляющие формы жизнедеятельности человека, то становится понятна материально-технологическая причина парадоксального явления катастрофического разрушения производительных связей человека и природы по мере прогрессивного увеличения производительных возможностей цивилизации.

Известно, что решение экологических проблем на этом уровне производительной связи разума и природной материи может быть обеспечено обратным изменением направленности вектора воздействия преобразующих природу технологических процессов – от природы к человеку /7/:   


Этот переворот связан с превращением промышленных технологий из орудий человека в искусственные «орудия» природы, которые начинают повышать производительные возможности теперь уже не людей, а естественных производящих систем. Природа, технологически оснащённая человеком, способна сама выделять нам все необходимые формы вещества и энергии, в нужных объёмах и необходимого качества. Реально это достижимо лишь при том обязательном условии, если искусственные орудия природы будут действовать на базе иных, более производительных и экономичных физических, химических, биологических процессов, нежели те, что лежат в основе работы естественных «орудий», созданных эволюцией самой природы. Речь идёт о технологическом изменении формы функциональных связей материального мира, именуемых в науке законами природы. Причём принципиальная осуществимость подобных изменений обусловливается как историческим (преходящим) характером самих этих закономерностей, так и наличием диалектической связи между историей развития природы и историей развития людей, которая наиболее ярко проявляется в деле научного познания и преобразования мира. Если люди научились многократно повышать производительность природных процессов в рамках выделенных, изолированных технических систем, то что нам мешает это делать в открытых  производящих природных экосистемах?!…

Понятно,  что переход от машинной (технической) формы производства к 2ноосферной» гуманоиндустрии природы будет представлять собой длительный период технологического развития, проходящий через целый ряд промежуточных стадий. Но для начала этого жизнеспасающего движения важно сразу задать необходимую направленность процессу.

Применительно к рассматриваемой в данной работе проблеме повышения производительности процесса дистилляционного опреснения воды эта общая цель может быть сформулирована в виде следующей конкретной научно-технологической задачи: нам необходимо при нормальных условиях, резко, на несколько порядков, понизить энергетический барьер фазового перехода воды из жидкого в парообразное состояние:


ниже естественного значения её теплоты испарения – 9,7 ккал/моль (при 100оС).

Это позволит использовать для дистилляции воды не оскудевающие концентрированные источники энергии, а рассеянное тепло окружающей среды. Тогда мы, во-первых, органично вписываем данную технологию в систему естественного энергооборота природы; во-вторых, можем производительно использовать те техногенные отходы тепловой энергии, которые сейчас только нарушают энергетический баланс нашей планеты.

2. Естественнонаучные возможности решения задачи.

Из-за высоких энергетических затрат стоимость получения пресной воды на лучших дистилляционных установках составляет 2,3 $/м3 /5, с.5/. Повышенная энергоёмкость процесса опреснения связана с тем, что вода обладает рядом аномальных физико-химических свойств: высокими значениями температуры кипения – плюс 100оС, удельной теплоёмкости – 1 кал/г.град. (при 15оС) и скрытой теплоты парообразования – 586 кал/г (при 20оС) /8, с.355-356), которые, в свою очередь, обусловливаются строением её молекулы.

Из восьми электронов, составляющих внешний слой атома кислорода в молекуле воды:


две электронные пары образуют ковалентные связи О – Н , а остальные четыре электрона представляют собой две неподелённых электронные пары.

По этой причине принято считать, что в молекуле воды имеется четыре полюса электрических зарядов:


два положительных и два отрицательных. Атом кислорода в ней находится в состоянии SP3-гибридизации и валентный угол Н–О–Н, равный 104,27о, близок к тетраэдрическому (109,5о). Соответственно, электроны, образующие связи О–Н, смещены к более электроотрицательному атому кислорода, в результате чего атомы водорода приобретают эффективные положительные заряды. Неподелённые электронные пары, находящиеся на гибридных SP3-орбиталях, смещены относительно ядра атома кислорода и создают два отрицательных полюса /9, с.211/. Подобное распределение зарядов придаёт молекуле воды угловое строение. Составляющие её ядра образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два протона, а в вершине – ядро атома кислорода. Длина каждой связи О-Н близка к 1 Ао; расстояние между ядрами атомов водорода равно 1,5 Ао /9, с.210/:


Таким образом, вода является типичным диполем, с дипольным моментом Ре = 1,84D (6,13 х 10 –30 Кл . м). Это обстоятельство связывают со способностью молекул воды ассоциироваться в более сложные агрегаты за счёт образования дополнительных водородных связей типа /10, с.626-627/

Возможность такого сопряжения согласуется с допущением наличия значительных эффективных зарядов у атома водорода (+0,03) и у атома кислорода (-0,66) в молекуле воды /6,136/.

Для каждой температуры в водной системе имеет место равновесие:



С повышением температуры равновесие смещается в сторону образования одиночных молекул, а с понижением – ассоциированных. Когда вода находится в твёрдом состоянии, атом кислорода в каждой молекуле участвует в образовании двух дополнительных водородных связей с соседними молекулами. Молекулы воды в толще льда ассоциированы на 100% и располагаются слоями, между которыми имеются пустоты, по своим размерам несколько превышающие размеры молекул Н2О. При плавлении льда часть водородных связей разрушается, но и при 20оС в жидкой воде их сохраняется ещё около половины от первоначального количества /2, с.33-34/; и даже в паре имеется ещё более 1% димеров воды /11, с.765/.

Именно ассоциация молекул воды через водородные связи является причиной её аномальных свойств по показателям температуры кипения, теплоёмкости, теплоты парообразования и др. Так, если бы вода не была ассоциированной жидкостью, то как мономолекулярная окись водорода она имела бы температуру кипения около минус 80оС /15, с.233/ !

Представим себе ячейку технологического процесса, в которую поступает морская вода с температурой, например, 20оС:


Под воздействием некоего физического фактора, препятствующего формированию водородных связей и ассоциации молекул воды в димеры и тримеры, вода в этой ячейке начинает переходить в парообразное состояние при температуре минус 80оС; т.е. здесь будет происходить интенсивная дистилляция воды за счёт ранее аккумулированного в ней тепла окружающей среды. Когда пар выходит из зоны действия этого физического фактора и поступает в конденсатор, вода вновь приобретает способность ассоциироваться в димеры и тримеры по водородным связям и конденсироваться в жидкость при температуре 20оС. В результате, на выходе из конденсатора мы получаем дистиллят обычной пресной воды.

Принципиальная возможность изменения физико-химических свойств воды изменением внешних условий, регулирующих процесс ассоциации молекул воды по водородным связям была показана в 1962 году Федякиным Н. и Дерягиным Б. При конденсации недонасыщенных паров дистиллированной воды в кварцевых трубках диаметром от 5 до 20 мкм ими была получена так называемая «аномальная» вода – бесцветная, очень густая жидкость (плотность – 1,4 г/см3), кипящая при 300оС и не замерзающая до минус (30 – 50)оС  /2, с.28; 12, с.150/.  Поэтому нет никаких естественных препятствий для получения ещё одной «аномальной» формы воды, но теперь с физико-химическими свойствами, смещёнными (на небольшое время) в сторону понижения температуры кипения. Мы предполагаем, что подобную трансформацию можно осуществить средствами управления процессами электромагнитного взаимодействия.

Ранее было показано, что аномалии физико-химических свойств воды объясняются способностью её молекул образовывать межмолекулярные водородные связи и ассоциироваться в полимерные агрегаты. Классическая теория строения воды утверждает, что эта способность к ассоциации, в свою очередь, порождена таким асимметричным распределением зарядов, которое делает воду полярным соединением, обладающим значительным дипольным моментом. Если средствами внешнего физического воздействия устранить такую зарядовую асимметрию и угловую молекулу воды трансформировать в симметричную линейную структуру /9, с.127/:
             

           центры отрицательного  и положительного  зарядов молекулы воды:       


то такая форма молекулы воды утратит способность образовывать межмолекулярные водородные связи и ассоциироваться в димерные и тримерные агрегации.

Видно, что подобное изменение конфигурации молекулы воды можно осуществить, если к её положительным и отрицательному зарядовым центрам одновременно приложить соответствующие силы, направленные в противоположные стороны:

Мы предлагаем использовать для этой цели эффект генерации сил Лоренца в постоянном магнитном поле.

Сразу отметим, что специально выполненными экспериментами, с использованием методики неупругого рассеяния нейтронов, было показано, что никаких изменений в степени ассоциации молекул воды вследствие магнитной обработки водной системы не происходит /13, с.44/. Следует признать справедливость этого вывода, но только для молекул воды, движущихся в магнитном поле хаотично. Однако, если заряды диполей воды сориентировать относительно вектора магнитной индукции определённым образом, строго регулярно, то можно получить необходимый нам эффект снижения степени ассоциации молекул воды.

Рассмотрим диполь молекулы воды, который со скоростью V движется в магнитном поле перпендикулярно вектору магнитной индукции В:

 
Внешним электрическим полем ориентируем плоскость треугольника этого диполя молекулы воды под углом 90оС к вектору магнитной индукции. Поскольку диполь движется в магнитном поле перпендикулярно вектору магнитной индукции, на его положительные и отрицательные зарядовые центры действует сила Лоренца (Fл) равная /14, с.203/:

                               
где:  q – величина заряда,
         v – скорость движения заряда в магнитном поле,
         В – магнитная индукция.

Вектора воздействия магнитных сил Лоренца на положительные заряды атомов водорода (F+л) и на отрицательный заряд атома кислорода (F -л) молекулы воды параллельны векторам ориентирующих Кулоновских электростатических сил притяжения зарядов к полюсам электрического поля, но противоположны им по своей направленности. Их вектора взаимонаправлены и относительно друг друга согласно правила «левой руки». Соответственно, под растягивающим воздействием магнитных сил Лоренца, превосходящих по своей величине противоположное ориентирующее воздействие электростатических сил Кулона (это многократное превосходство специально задаётся нами), зарядовые центры молекулы воды станут сближаться и молекула воды начнёт преобразовываться из угловой в линейную форму.

Здесь важно отметить, что поскольку сила Лоренца всегда направлена перпендикулярно скорости движения частицы, она не создаёт работы и не изменяет энергии заряженной частицы /13, с.30; 14, с.203/. Она только изменяет направление её движения, чем способствует перераспределению внутренней энергии между различными видами химических связей (ковалентной и водородной), чего вполне достаточно для решения интересующей нас технологической задачи.

Для такого перераспределения энергии в рассматриваемой системе физических взаимодействий очень важно обеспечить, в динамике, точную ориентацию связанных зарядов диполя молекулы воды относительно направлений векторов воздействия электромагнитных сил на весь период магнитной трансформации. Это обязательное условие в нашей технологической ячейке обеспечивается:

постоянством направления движения воды в ламинарном режиме (со скоростью 0,5 – 2,5 м/с) /13, с.30/;
конструкционным постоянством направления вектора магнитной индукции В;
подбором оптимального значения произведения /v . B/ /13. c/33/;
точным расчётом необходимого соотношения величин трансформирующих магнитных и ориентирующих электрических сил.

3. Технологические возможности решения задачи.

Полярность молекулы воды характеризуется дипольным моментом /15, с.136/:

                                         Pe = q . l                                                                 [2]

где: q – суммарный положительный заряд всех атомных ядер в молекуле /14, с.163/;
        l -  расстояние между центрами положительных и отрицательных зарядов.

По этой формуле [2] можно рассчитать, что положительный и отрицательный центры в диполе воды разделены расстоянием:

           l =  Pe / q   = (6.13 / 10 -30 Кл.м) : 16.10 -19 Кл) = 0,38.10 -11 м         [3]

Наша задача – переместить зарядовые центры молекулы воды друг к другу на это расстояние, до полного совпадения (Ре = 0). Для этого необходимо с помощью магнитного поля перераспределить между химическими связями молекул воды (ковалентной и водородной) определённое количество энергии, величину которой мы здесь попробуем определить.

Как отмечалось выше, полярный характер молекулы воды и её угловое строение принято объяснять повышенной электроотрицательностью её атома кислорода по сравнению с электроотрицательностью ей атомов водорода (3,5 и 2,1 соответственно /16, с.125/). Из этой способности атомов кислорода притягивать к себе электроны выводятся, как вторичные следствия: образование у атомов водорода и атома кислорода эффективных зарядов (=0,03 и –0,66 соответственно /6,с.136/) и последующая ассоциация молекул воды по водородным связям электростатического притяжения разноимённых эффективных зарядов.

Однако, если бы все эти явления обусловливались внутренней способностью атома кислорода притягивать к себе электроны атомов водорода, то подобное различие в электроотрицательностях обязательно должно было проявляться в эффекте повышения энергии ковалентной связи О-Н за счёт приобретения молекулой воды дополнительной ионно-ковалентной резонансной энергии ∆ /16, с.122/.

Энергию чисто ковалентной связи между двумя атомами О-Н можно предположить равной среднеарифметическому из энергии связей между О-О и Н-Н. Следовательно, если связь О-Н нормальная ковалентная, то, по правилу аддитивности:

            ∆  = ЕО-Н  - 0,5 (ЕО-О  + ЕН-Н) = 0                                                 [4]

Если между атомами в молекуле воды существует различие в свойствах (которое мы характеризуем понятием электроотрицательности), то можно ожидать, что один из них будет иметь большую способность притягивать электроны, чем другой; т.е. один из атомов может быть более электроотрицательным, чем другие. На основании общих представлений о химических связях известно, что истинно ионные связи образуются только между элементами, резко отличающимися по электроотрицательности. Теоретические расчёты химической связи показывают, что энергия смешанной ионно-ковалентной связи больше, чем энергия чисто ковалентной или чисто ионной связи. Эту дополнительную энергию ∆ и называют ионно-ковалентной резонансной энергией. Очевидно, что если ∆ не равна нулю, то связь в некоторой мере будет ионной. Так как ионный характер связи зависит от различия в электроотрицательности связанных атомов, то ∆ даёт количественную оценку свойства, которое некоторым способом связано с понятием электроотрицательности.

Так, например, для молекулы фтористого водорода (H-F) величина приращения энергии связи, рассчитанная по уравнению [4], равна /8, с.309; 16, с.123/:

∆  =  ЕH-F  - 0.5 (EF-F – EH-H)  =  134.6 – 0,5 (37 + 103.2) = 64,5 ккал/моль   

Однако, такого же эффекта приращения ионно-ковалентной резонансной энергии не получается для связи О-Н /8, с.309; 6, с.93/:

∆  =  ЕО-Н  - 0,5 (ЕО-О  + ЕН-Н) = 110,5 – 0,5 (118 + 103,2) = -0,1 ккал/моль

Нет никакой корреляции между значениями электроотрицательности атомов кислорода и водорода в молекуле воды и величиной ионно-ковалентной резонансной энергии также и по известному уравнению Полинга /16, с.123/:

0,208              ∆ О-Н          +   | ХО – ХН |                                                [5]

Складывается парадоксальная ситуация: по правилу аддитивности молекула воды не может быть диполем, но фактически им является! Всё это прямо указывает на то, что связь О-Н – нормально-ковалентная и угловое строение молекул воды и их способность к ассоциации связаны не с абсолютной повышенной внутренней электроотрицательностью атома кислорода, а наоборот – повышенная электроотрицательность кислорода и угловое строение молекул воды являются следствием их ассоциированности.

Ион водорода (протон) молекулы воды обладает ничтожно малыми размерами и, в отличие от других катионов, не имеет внутренних электронных слоёв, которые отталкивались бы отрицательно заряженными атомами. В момент образования водородной связи между ассоциирующимися молекулами моды он способен проникать в электронную оболочку атома кислорода другой молекулы воды и оттягивать на себя его электроны. По этой причине атом кислорода молекулы воды становится более электроотрицательным, чем её атомы водорода. Такой «наведённой « электроотрицательностью в молекуле воды формируются зоны разнополярных эффективных зарядов, её линейная форма преобразуется в угловую и она становится диполем.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод: если мы хотим угловую форму молекулы воды преобразовать в линейную (с дипольным моментом равным нулю), то следует затратить (перераспределить) на преобразование ту же энергию, которую молекула воды приобрела в процессе ассоциации с другими молекулами воды – 6 ккал/моль (25 кДж/моль) /9, с.212/. Перераспределяя такую энергию действием магнитных сил Лоренца, мы смещаем электроны в ассоциированной молекуле воды от атома кислорода обратно к её атомам водорода – против действия электростатических сил водородной связи.

Рассчитаем физико-технологические характеристики электромагнита, способного выполнить это перераспределение.
Энергия магнитного поля Wт (для примера длинного соленоида, магнитное поле которого можно считать однородным и локализованным внутри объёма V соленоида) равна /14, с.243/:

                                  Wт  =  (L . I2 ) : 2                                                      [6]

где:   I – сила тока в замкнутом проводящем контуре соленоида;
         L -  индуктивность соленоида, равная /14, с.243/:

                                                     L  =  μ . μo . n2 . V                                                     [7]

где:  μ – относительная магнитная проницаемость среды, заполняющей весь рабочий  объём соленоида; для воды μ = 1 /13, с.20/;

           μo  - магнитная постоянная = 1,26.10 –6 Тл.м/А /14, с.486/,
           n – число витков соленоида на единицу его длины; принимаем равными 103 1/м.
          V – рабочий объём соленоида, равен /14, с.240/:
                 
                                                    V = l . S                                                                       [8]

где:  l – длина соленоида,

        S – площадь одного витка проводящего контура соленоида.

(Поскольку  расчёт выполняется нами на 1 моль воды,  V = 18. 10 –6 м3).

Индуктивность соленоида, рассчитанная по уравнению [7] равна:

L =  1 . 1,26. 10-6 Тл.м/А . (103 1/м)2 . 18.10-6 м3 = 22,68 . 10-6  Тл.м2/А (Дж/А2)

Соответственно, сила тока, который необходимо подать на проводящий контур соленоида (чтобы, по уравнению [6] получить энергию магнитного поля, равную по величине энергии разрыва водородной связи = 25 кДж/мол) будет равна:


I  =           (2 . Wт) : L         =        (2 . 25.103 Дж/моль) : 22,68 . 10-6 Дж/А2  =  4,6 . 104 А/моль

   
Магнитная индукция этого поля B  рассчитывается по формуле /14, с.210/:

                                  B  =  μo  . n . I                                                        [9]

где:  μo  - магнитная постоянная = 1,26 . 10-6 Тл. М/А /14, с.486/,
        n – число витков соленоида на единицу его длины, принято нами 103 1/м,
        I  - сила тока, подаваемого на проводящий контур соленоида.

Для рассчитанной нами по уравнению [6] силы тока величина магнитной индукции составит:

В = 1,26 . 10-6 Тл.м/А . 103 1/м . 4,6 . 104 А  = 58 Тл

Значение силы Лоренца, которая будет действовать на положительный и отрицательный зарядовые центры диполя воды в магнитном поле с такой магнитной индукцией, рассчитывается по уравнению [1]. Приняв, по рекомендации авторов работы /13, с.30/, скорость движения диполей молекул воды поперёк векторов магнитной индукции равной 1 м/с, получаем величину суммарной силы Лоренца, действующей на молекулы 1 моля воды:

Fл = 16 . 10-19 Кл . 1 м/с . 58 Тл . 6,02 . 1023 = 5,6 . 107 Н

Напряженность магнитного поля составит величину:

H  =  B : (μ . μo)  = 58 : (1 . 1.26 . 10-6 Тл.м/А = 4,6 . 107 А/м

Следует признать, что вышеуказанные условия генерации магнитного поля являются очень жесткими. На сегодняшний день они находятся на самом пределе достигнутого уровня технологии управления электромагнитными взаимодействиями с использованием сверхпроводящих магнитов /13, 17/. Однако, имеются надёжные перспективы усовершенствования этой технологии на базе новых достижений физики, в частности так называемой «комнатной» сверхпроводимости. Для постановки демонстрационных экспериментов, способных показать принципиальную работоспособность предлагаемого способа опреснения воды, можно рекомендовать на порядок уменьшить массу вещества воды, подвергаемой электромагнитной обработке. В этом случае можно будет использовать сверхпроводящие магниты с магнитной индукцией до 10 Тл, что сегодня доступно большинству современных физических лабораторий –18, с.111/.

Что касается характеристик электрического поля, организующего в пространстве движение диполей молекул воды, то напряжение, подаваемое на ориентирующие электроды, не должно быть больше величины первого потенциала ионизации атомов кислорода  - 13,61 В /9, с.102/, во избежание электролитической диссоциации воды.

4. Слагаемые эффективности технологии опреснения воды методом управления процессами электромагнитного взаимодействия.

Эффективность технологии опреснения воды методом управления процессами электромагнитного взаимодействия слагается из следующих основных составляющих:

1. Теплота парообразования воды при 20оС равна 10,56 ккал/моль /8, с.35/. Из этого количества тепла 6 ккал/моль расходуется на разрыв водородных связей /10, с.123/. Предотвращением образования водородных связей на 57% снижаются энергозатраты на процесс дистилляции воды.

2. При отсутствии водородных связей температура кипения воды снижается со 100оС до минус 80оС /15, с.233/. Это позволяет использовать в технологическом процессе дистилляции собственную тепловую энергию морской воды; т.е. здесь не требуется никаких дополнительных источников тепловой энергии для нагрева воды в технологической установке. Конденсация пара в дистиллят пресной воды при снятии магнитного воздействия с диполей молекул воды происходит за счёт самопроизвольного образования водородных связей при температуре окружающей среды и тоже не требует энергетических затрат на приготовление и транспортировку хладагентов.

3. Проводящий контур электромагнита в состоянии сверхпроводимости обладает нулевым омическим сопротивлением. Если он замкнут накоротко, то наведённый в нём электрический ток циркулирует, практически не изменяясь, сколько угодно долго и его магнитное поле остаётся стабильным (лишенным пульсаций). Энергетические затраты на его генерацию могут быть сведены до незначительного минимума (в пределе – до нуля) техническим совершенствованием сверхпроводящих магнитов.

4. Энергетические затраты на транспортировку воды в магнитную опреснительную установку и из неё не превышают значений аналогичных затрат для тепловых дистилляционных опреснителей.

Детальный расчёт эффективности электромагнитной опреснительной установки может быть выполнен после проведения демонстрационных экспериментов и конструкторской проработки предлагаемого технологического решения.

Использованная литература

1. Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей среды. Словарь-справочник. – М., «Просвещение», 1992.
2. Голубое богатство. – М., ВО «Агропромиздат», 1991.
3. Кульский Л.А., Накорчевская В.Ф. Химия воды. – Киев, «Вища школа», 1983.
4. Апельцин И.Э. , Клячко В.А. Опреснение воды. – М,. «Стройиздат», 1968.
5. Кульский Л.А. и др. Новые методы опреснения воды. – Киев, «Наукова думка», 1974.
6. Некрасов Б.В. Основы общей химии. Т1. – М., «Химия», 1973.
7. Программа научного движения экологического развития «Будущее технологии». (приложение).
8. Краткий справочник химика. – М.,Л., «Химия», 1964.
9. Глинка Н.Л. Общая химия. – л., «Химия», 1973.
10. Михайленко Я.И. Курс общей и неорганической химии.  М., «Высшая школа», 1966, с. 626-627.
11. Химическая энциклопедия. – М., «СЭ», 1988, с.1
12. Лободюк В.А. и др. Справочник по элементарной физике. – Киев, «Наукова думка», 1975.
13. Сокольский Ю.М. Омагниченная вода: правда и вымысел. – Л., «Химия», 1990.
14. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник физика. – М., «Наука», 1985.
15. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества. – М., «Высшая школа», 1978.
16. Дей К., Селбин Д. Теоретическая неорганическая химия. – М., «Химия», 1969.
17. Физический энциклопедический словарь. – М., «СЭ», 1984, с.362.
18. Мнсян М.Г. Сверхпроводники в современном мире. – М., «Просвещение», 1991.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ
БУДУЩЕЕ ТЕХНОЛОГИИ

О новых возможностях экологического развития
производительных сил человека и природы

Мировое общественное хозяйство переживает глубокий кризис, который в отдельных регионах, в зависимости от условий, принимает различные формы экономической стагнации, нестабильности и хаоса, общей отсталости или экологического самоудушения. Самые благополучные страны утратили перспективы развития и пребывают в неуверенности. Между тем, всё многообразие кризисных явлений порождено одной общей причиной: исторического предела своих возможностей достиг существующий затратный способ производства, который угрожающими темпами исчерпывает не только ограниченные планетарные запасы сырья и энергии, но и, что особенно опасно, положительный организационно-технический потенциал основных производительных сил, превращая их из сил созидания в силы разрушения. Фундамент производства распадается на уровне связи человека и природы, поэтому для выхода из кризиса необходимо изменить как форму этой производительной связи (технологии), так и саму направленность производственного процесса.

Так вектор преобразующего воздействия затратной индустрии ориентирован от человека на природу.

Сегодня люди, своими машинами усиленно выбирают из окружающей среды необходимые формы вещества и энергии, превращая всё остальное в отходы. Производительные ресурсы естественных экосистем эксплуатируются, но совершенно не развиваются. Это истощают как Землю, так и силы самого человека, постоянно забывающего о том, что и он, пока, тоже неотъемлемая часть гибнущей планеты. Не спасает и экономия: из-за значительной разницы в скоростях развёртывания социальных и природных процессов нас, даже при «нулевом росте», уже в обозримом будущем ждёт глобальная катастрофа, которая сегодня извещает о себе природными катаклизмами, массой техногенных аварий и учащающимися вспышками гражданской войны «всех против всех» за жизненное пространство и последние источники существования.

Известно, что неисчерпаемое и безопасное производство, в принципе, может быть создано, но только на новой системной основе, предполагающей формирование согласованной связи процессов развития общества и природы. Такое целесообразное согласование – в интересах человека, удовлетворяемых за счёт благотворного развития природы, - обеспечивается введением историзма в практику естествознания (очеловечивание природы) и установлением полного методологического единства способов организации духовного и материального производств. Затратная, исчерпывающая силы природы и человека машинная индустрия должна быть преобразована в качественно новую гуманоиндустрию совместного экологического развития созидательных возможностей человека и природы. При этом действие преобразующих природу технологических процессов разворачивается в обратном направлении – от природы к человеку.

Промышленность из орудия человека превращается в искусственное «орудие» природы, которое в сфере материального производства повышает производительные возможности теперь уже не людей, а естественных производящих экосистем. Природа, технологически оснащённая человеком, начинает сама выделять нам все необходимые формы вещества и энергии в нужных объёмах, как она и сейчас их иногда выделяет, но в виде редких и скудных естественных «даров». Производство утрачивает техническую оболочку, функционально и формально сливается с природной средой и превращается в материальную базу той самой «ноосферной» гармонии «зелёного мира», о которой в своё время мечтал академик В.И.Вернадский.

Предложенное изменение формы и направленности производственного процесса есть единственно верное решение проблемы дальнейшего исторического прогресса созидательных возможностей цивилизации. В рамках этого решения достижима полная безотходность производительных техноэкоциклов (природа не знает отходов), их безопасность (благодаря безлюдности) и реальная неисчерпаемость, которая обеспечивается ориентацией всей раскрепощённой мощи природных процессов самовоспроизводства, самовосстановления и самоумножения материи на удовлетворение потребностей человека. Люди окончательно исключают себя их сферы материального производства как «специальным образом выдрессированную физическую силу». За ЧЕЛОВЕКОМ РАЗУМНЫМ остаются лишь творческие функции управления экологическим развитием производительных сил природы, через механизмы очеловечивающего саморазвития.

В современной затратной индустрии процессы природы эксплуатируются с ограниченной целью усиления отдельных трудовых навыков и способностей человека; т.е. в качестве внешних исполняющих придатков к его рукам и голове. По этой причине их приходится предварительно разделять на «факторы» производства и искусственно изолировать в узкоспециализированных технических устройствах, жесткая конструкция которых не позволяет использовать громадный созидательный потенциал процессов самоорганизации точно так же, как разделённый наёмный труд, превращающий человека в механический придаток машины, сковывает неограниченную созидательную силу его свободного творческого саморазвития.*
_____________
* ПРИМЕЧАНИЕ.     Современный экологический кризис, по своей сути, является кризисом саморазвития человека – ведущей и определяющей производительной силы. Человек уже полностью исчерпал все традиционные способы жизнедеятельности, их эвристический потенциал, и своим застоем в очеловечивающем саморазвитии сдерживает развитие других производительных сил общества и природы.
____________________________

Соответственно, прямая эволюция существующей организации и техники разобщённого человеческого труда в качественно новые синтезирующие технологии очеловеченной природы принципиально НЕВОЗМОЖНА! Для создания последних необходима предварительная наработка суммы подготовленных научно-организационных решений по способам умножения производительных сил и возможностей естественных самопроизводящих процессов на материальной базе существующего ныне способа производства. Пока ещё есть время, энергия естественно-исторического самораспада активных элементов этого угасающего частного способа производства должна быть использована для создания качественно нового поколения производительных сил человеческого (человечного) общественного способа производства.

Ограниченное отношение людей к природе всецело обусловлено их ограниченным отношением друг к другу. Поэтому очевидно, что с вышеуказанной сверхглобальной интеллектуальной работой животворного самоспасения человечества может справиться только новая наука производительного единомыслия, самоорганизующаяся на основе качественно новых отношений общечеловеческой интеллектуальной собственности. Она способна овладеть методологией сознательного производства очеловечивающих форм общения, подняться на более высокие уровни организации всеобщего научного труда и своим собственным развитием обеспечить планомерное экологическое развитие всех остальных сфер жизнедеятельности людей, разрешив гибельные противоречия гражданского мира частной собственности неполитическими, ненасильственными средствами непрерывного научно-технологического прогресса. Речь идёт о неклассической науке общественного предвидения, ориентированной на преодоление той опасной неопределённости будущего, которая порождена дестабилизирующей эвристикой классической академической науки случайных, бессознательных экспериментальных «проб и ошибок», организованной на порочных отношениях частной авторской собственности.

Задел фундаментальных знаний, который уже наработан научным движением экологического развития, позволяет выделить следующие приоритетные направления дальнейших исследований:

1. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ЯДЕРНОГО ЭНЕРГОИ МАССОВЗАИМОДЕЙСТВИЯ, - производство необходимых форм энергии и вещества в совместимых с человеческой жизнью условиях протекания управляемых ядерных реакций синтеза-распада на всех структурных уровнях организации материи; синтетическая утилизация радиоактивных отходов традиционных технологий ядерного распада элементов и термоядерного синтеза.

2. УПРАВЛЕНИЕ ГРАВИТАЦИЕЙ (обеспечение космической формы существования человечества), – производство нового способа физического движения в космическом пространстве направленным видоизменением формы связи заряженных элементарных частиц вещества и антивещества средствами физики управления слабыми взаимодействиями в условиях сверхпроводимости.

3. УПРАВЛЕНИЕ САМООРГАНИЗАЦИЕЙ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБЪЕКТОВ И ОБРАЗОВ, - создание нового поколения непрограммируемых (саморазвивающихся) систем управления процессами природы на основе функционального распознавания.

4. УПРАВЛЕНИЕ БИОХИМИЕЙ РАСТИТЕЛЬНЫХ ФОРМ ЖИЗНИ, - увеличение производства продуктов питания за счёт повышения производительных возможностей фотосинтеза протон-радикальной активизацией процессов синтетической диссоциации анион-радикалов углекислоты во внутриклеточных растворах, на активирующих центрах хлорофилла-Mg28.

5. УПРАВЛЕНИЕ ЖИЗНЬЮ, - неограниченное продление (в бессмертие) человеческой жизни распространением направленной волны очеловеченной высшей нервной деятельности на бессознательно функционирующие системы и элементы жизнеобеспечения человеческого организма; преодоление видового барьера биологического старения человека системным изменением внутриклеточных форм связи нуклеиновых кислот генома с сопряженной совокупностью белковых тел гистоновой и негистоновой природы, обеспечивающим непрерывное и всестороннее развитие клеток в свободно развивающейся ассоциации человеческого организма.

6. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ РАКОВОГО ПЕРЕРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ, - предупреждение и излечение онкологических заболеваний способом трансформации азотистых псевдооснований злокачественной опухоли в азотистые основания нормальной ткани направленным гидрированием и гидроксилированием в условиях комплиментарной репликации нуклеиновых кислот, с использованием возможностей биохимических механизмов доброкачественной регенерации ДНК цитоплазмой яйцеклеток.

7. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ФОРМИРОВАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ «ОРУДИЙ» ПРИРОДЫ В ЕСТЕСТВЕННЫХ ПРОИЗВОДЯЩИХ ЭКОСИСТЕМАХ, в том числе:
опреснения морской воды, - повышение производительности процесса естественной дистилляции воды посредством электромагнитного снятия аномальных физико-химических ограничений, накладываемых на него водородными связями молекулы воды;


8. УПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЕМ ТЕХНОЛОГИЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА, - расширение и гуманизация эвристических возможностей человеческого разума методом опережающего сознательного производства очеловечивающих форм общения (развитие науки, как общечеловеческого достояния, на основе развития научного метода); развитие общественного производства средствами общественного научного предвидения.

---  .  ---

Исследовательская программа экологического развития производительных сил человека и природы, в нынешних условиях господства отношений всеобщего животного взаимоотчуждения, может осуществляться только на началах добровольной общественной научной инициативы. Поэтому такое, принципиально новое научное направление нуждается в поддержке и бескорыстном содействии людей, понимающих необходимость человеческого единения и согласия в целях выживания всех и каждого.


                                                                           РОФМАН Владимир Моисеевич
_____________________________________________________________________________
 472312    Казахстан,   г. Темиртау-12, Карагандинской обл.,   ул. Блюхера, 33/1, кв.59.  (а/я 86). 
Тел.: (321 39)  5-32-61  (дом.);  6-24-74 (раб.)  
E-mail: orient2001@inbox.ru