Техника - молодёжи 2009-11, страница 48
Смелые гипотезы 2009 N" 11 ТМ Ганнибал, уксус и эффект Ребиндера «По вот они [воины Ганнибала! дошли до скалы, где тропинка ещё более суживалась, а крутизна была такой, что даже воин налегке только после долгих усилий мог бы спуститься, цепляясь руками за кусты и выступающие там и сям корни. Скала эта и раньше по природе своей была крута; теперь же, вследствие недавнего обвала, она уходила отвесной стеной на глубину приблизительно тысячи футов. Пришедшие к этому месту всадники остановились, не видя далее перед собой тропинки, и когда удивлённый Ганнибал спросил, зачем эта остановка, ему сказали, что перед войском — неприступная скала... На следующий день он повёл воинов пробивать тропинку в скале — единственном месте, где можно было пройти, А так как для этого нужно было ломать камень, то они валят огромные деревья, которые росли недалеко, и складывают небывалых размеров костёр. Обождав затем появления сильного и благоприятного для разведения огня ветра, они зажигают костёр, а затем, когда он выгорел, заливают раскалённый камень уксусом, превращая камень в рыхлую массу. Потом, ломая железными орудиями растрескавшуюся от действия огня скалу, они делают её проходимой, смягчая плавными поворотами чрезмерную её крутизну, так что могли спуститься не только вьючные животные, но и слоны» [1,С.41-42]. Приведённый фрагмент из книги Тита Ливия повествует об одном из эпизодов Второй Пунической войны (218-201 гг. до н. э.) между двумя коалициями, во главе которых стояли Рим и Карфаген. Речь в нём идёт о переходе войск Ганнибала через Альпы в ноябре 218 г. до н.э. Детали этого перехода до сих пор вызывают недоумение у историков. Зачем воины Ганнибала заливали раскалённую скалу уксусом? Почему они не использовали для этого более доступные воду или снег? Может быть, всё дело в ошибке переводчика? Однако использование уксуса для разрушения камня упоминается и в «Естественной истории» Плиния Старшего, написанной в первом веке нашей эры [1, С. 692], и позднее в описаниях безуспешных поисков сокро вищ в пирамиде Хеопса, которые в 8,31 г. вёл багдадский халиф Мамун [2, С. 20-21]. Разгадать эту историческую загадку стало возможно лишь после открытия в двадцатые годы прошлого века нашим выдающимся соотечественником Петром Александровичем Ребин-дером (1898-1972) разнообразных эффектов облегчения пластического течения и понижения прочности твёрдых тел вследствие обратимого физико-химического влияния среды. Отличительной особенностью этих явлений, называемых в современной научной литературе эффектом Ребиндера, является то, что они наблюдаются при совместном действии среды и механических напряжений |3, С. 410-414]. В самом общем виде разрушение твёрдого тела можно представить как разделение его на две или более частей, когда внешняя механическая нагрузка достигает критического значения (рис. 1). Растущая трещина порождает две новые поверхности, которых не было в исходном теле. Работа разрушения в основном и определяется работой создания этих новых поверхностей. Поэтому облегчить разрушение твёрдого тела можно, понизив величину работы, расходуемой на создание единицы новой поверхности (она называется поверхностным натяжением материала). 11.А. Ребиндеру удалось достичь этого понижения с помощью введения в зону разрушения так называемых адсорбционно-активных веществ. Рис.1. Адсорбционно-активные вещества, внедряясь в микротрещины твёрдого тела, ослабляют связи между его частицами и тем самым понижают работу его разрушения Сегодня эффект Ребиндера находит широкое применение в бурении, обработке камня, металлообработке [4]. Например, производительность распиливания гранита алмазным диском увеличивается на 30-40%, если в качестве охлаждающей жидкости используется 0,2%-ный раствор олеата калия [5], И, наиболее близкий к рассматриваемому случаю пример, — смоченный кислотой бетон сверлится легче, чем сухой [6]. Таким образом, есть все основания предположить, что на эффекте Ребиндера основан и способ разрушения горных пород последовательным воздействием пламени костров и уксуса. Действительно, в наличии среда, содержащая адсорбционно-активпое вещество (уксусная кислота) и механические напряжения, возникающие и камне при его резком охлаждении уксусом. Для проверки действенности этого способа ученица Химического центра физико-математического лицея №239 Санкт-Петербурга Котова Екатерина предприняла небольшое экспериментальное исследование. Целью его было возможно точное моделирование процесса разрушения горных пород воинами Ганнибала. Историки до сих пор расходятся во мнениях о том, где произошёл переход войск Ганнибала через Альпы. В качестве рабочей была принята версия, что воины Ганнибала перешли Малый Сен-Вер нар, перевал в Западных Альпах, у северных отрогов Грайских Альп, на границе Франции и Италии. Хребет этот сложен преимущественно кристаллическими сланцами и гнейсами ]7|. Сланцы и гнейсы относятся к так называемым метаморфическим горным породам, которые чрезвычайно распространены в природе [8, С. 269-274]. В то же время обилие разновидностей сланцев и гнейсов позволяет лишь предположительно утверждать, что физико-химические свойства использованных модельных образцов близки к свойствам искомых горных пород. В опытах (рис. 2) использовался 3%-ный раствор уксусной кислоты, что соответствовало предположению о том, что адсорбционно-активным компонентом раствора выступала именно 46 |
