Опасный вакуум
Широко используется вакуум в различных областях науки и техники. Вакуум позволяет осуществлять самые сложные физические процессы. Вакуумная техника— неотъемлемая часть современного технического прогресса. Но вакуум не только полезен. Есть много случаев, когда возникновение вакуума сопровождается опасными последствиями.
В Великобритании шли испытания новейшего миноносца, который должен был развивать невиданную до того скорость. Но странно, как только увеличили обороты судового винта сверх определенного предела, раздались удары по винту. Причины ударов были тщательно изучены. Выяснилось, что при большой скорости вращения винта происходит отрыв воды от поверхности его лопастей, у них на какое-то мгновение образуется разреженное пространство, которое затем быстро заполняется водой. Это сопровождается ударом воды о винт.
При внезапном заполнении пустот водой давление может достигнуть 40 атмосфер, что может привести к поломке лопастей винта. Это явление получило название — «кавитация».
Такое же явление наблюдалось и на скоростном трансокеанском судне «Мавритания». На полной скорости кавитационные явления были настолько сильны, что кормовые каюты этого океанского гиганта пришлось оставить пустыми. Находиться в них было нельзя из-за сильного шума и вибрации корпуса.
Кавитация опасна еще и тем, что ей сопутствует усиленная коррозия. Воздух, остающийся на какое-то время в соприкосновении с влажным металлом, создает благоприятные условия для развития коррозии.
С разрушением в результате образования вакуума инженеры столкнулись и в гидротехнике при строительстве тоннелей для пропуска воды под большим напором.
На одной из американских плотин при пуске воды по напорному тоннелю из его стенок были вырваны глыбы бетона.
Произошло это потому, что при движении огромных масс воды с большой скоростью происходит отрыв струи воды от стенок. Образуются кавитационные пустоты, в которых воздух разрежен. Это разрежение и приводит к разрушению стенок трубы.
Ведь облицовка тоннеля рассчитывается на то, чтобы противостоять внутреннему давлению, а не обратному направлению действия отрывающей силы, которая становится весьма значительной, достигая нескольких тонн на квадратный метр.
Внезапное образование разрежения бывает весьма опасно и в других случаях, например при газовых взрывах. А вот пример из совсем другой области.
По многокилометровому бетонированному шоссе с мягким шорохом проносятся тысячи автомобилей.Быстро вращается колесо автомобиля, одетое в ребристую резиновую покрышку — шину, и кажется, что колесо только приглаживает поверхность бетона. Что может сделать мягкая резина твердому камню «бетону»? Проходят годы, и на поверхности дороги обнаруживается износ. Вместо нескольких десятков лет службы уже после двадцати-двадцати пяти лет дорога требует капитального ремонта. В этом разрушении дороги также играет роль и вакуум, который образуется, когда пневматическая шина, вначале сжатая, отрывается от поверхности покрытия. Образующийся вакуум способствует отрыву мельчайших частиц бетона и увеличивает износ дороги.
Вакуум разрушительно действует не только на сооружения. Пониженное давление — вакуум — весьма опасно для человека. Уже при давлении в половину атмосферы человек чувствует себя плохо, а при меньшем давлении даже кратковременное пребывание опасно для жизни. Если, спускаясь под воду, человек страдает от избыточного давления, то, поднимаясь в горы или на самолете в верхние слои атмосферы, он испытывает еще большие страдания. Для жизнедеятельности человеческого организма необходим кислород воздуха. Если кислорода мало и давление его понижено, нарушается нормальный ход процессов окисления в легких, появляется так называемое «кислородное голодание». От недостатка воздуха и от необычного малого давления человек может погибнуть.