Жидкости - [8]
Но во времена младенчества нефтяной отрасли, в середине XIX в., дизельный двигатель еще не был изобретен, зато имелась настоятельная потребность в горючей жидкости для масляных ламп. И производители создали жидкость, в которой молекулы содержали по шесть — шестнадцать атомов углерода. Она где-то посередине между бензином и дизельным топливом. Имеет достоинства дизельного топлива — не испаряется настолько быстро, чтобы образовывать взрывоопасные смеси, — но при этом с очень низкой вязкостью, близкой к вязкости воды. Капиллярное поднятие у нее проходит великолепно, что позволяет пламени гореть очень ярко. Жидкость оказалась дешевой и эффективной и не требовала для производства оливковых рощ или китов. Это был керосин — идеальное ламповое масло.
Но безопасен ли он? На какое-то время мое сознание отвлеклось от происходящего — я пытался расслабиться, следуя невысказанному совету Сьюзен, — но теперь внимание вновь переключилось на бортпроводников. Они, продолжая инструктаж по безопасности, перешли к рассказу о спасательных жилетах. На каждом из них уже был такой жилет, и проводники делали вид, что свистят в свисток. Я представил себе, каково это — выжить при аварийной посадке на воду и оказаться в море, возможно ночью, пытаясь свистеть. Я также подумал о том, что происходит с керосином в баках самолета в случае такой посадки. Может ли он взорваться?
Структурная формула молекулы нитроглицерина
Мне известна по крайней мере одна жидкость, которая точно могла бы взорваться в таких обстоятельствах: нитроглицерин. Как и керосин, он бесцветный, прозрачный и маслянистый. Первым его синтезировал итальянский химик Асканио Собреро в 1847 г. Он не убил создателя — чудо, если учесть, что это невероятно опасное и нестабильное химическое вещество, вполне способное неожиданно взорваться. Асканио был так напуган возможными перспективами использования этого химиката, что год не сообщал о своем открытии, да и потом пытался удержать других химиков от изготовления опасного вещества. Но его ученик Альфред Нобель сумел разглядеть потенциал изобретения; Нобель решил, что оно может заменить порох. Со временем ему удалось привести нитроглицерин в относительно безопасную форму. Альфред превратил жидкость в твердое вещество, которое уже не склонно случайно взрываться (хотя и убило его брата Эмиля), и создал динамит. Изобретение Нобеля перевернуло горную промышленность и обогатило создателя. До динамита горнодобывающие компании вынуждены были полагаться на ручной труд: туннели, выработки и шахты копали вручную. Свое состояние — по крайней мере, его часть — Нобель использовал для учреждения самой известной в мире международной премии.
Как и бензин, дизельное топливо и керосин, нитроглицерин состоит из углерода и водорода. Но в нем есть и добавки: атомы кислорода и азота. Их присутствие и положение в молекуле делают нитроглицерин нестабильным. Если молекула оказывается под давлением в результате контакта с чем-то или вибрации, она легко распадается. Тогда атомы азота собираются вместе и образуют газ, а атомы кислорода реагируют с углеродом и образуют диоксид углерода (CO>2), или углекислый газ. Они также реагируют с водородом, образуя пар, а из того, что остается, получается дополнительный газ — кислород. Распадаясь, молекула создает в нитроглицерине ударную волну, которая вызывает распад соседних молекул, что создает еще больше газа и поддерживает волну. В итоге все молекулы вещества распадаются в результате цепной реакции, которая идет со скоростью, в тридцать раз превышающей скорость звука, и почти мгновенно превращает жидкость в горячий газ. Объем газа тысячекратно превосходит объем жидкости, поэтому он стремительно расширяется, вызывая сильнейший тепловой взрыв. Очень многие разрушения Второй мировой войны объясняются широким использованием взрывчатых веществ на основе нитроглицерина.
Ограничение в 100 мл на количество жидкости, разрешенное к провозу в авиалайнерах, придумано для того, чтобы не дать злоумышленнику пронести на борт достаточно жидкой взрывчатки, такой как нитроглицерин, чтобы разрушить самолет. Вещество все равно взорвется, конечно, но энергии будет недостаточно, чтобы самолет упал. Однако мысль о том, что в одном литре керосина содержится в десять раз больше энергии, чем в литре нитроглицерина, а в топливных баках самолета этого керосина десятки тысяч литров, действует отрезвляюще.
Но керосин — не взрывчатка, он не умеет спонтанно взрываться. В отличие от нитроглицерина, у него в структуре молекулы нет атомов ни кислорода, ни азота. Это стабильная молекула, которая не распадается так легко. Керосин можно бить, давить, в нем можно даже купаться — он не взорвется. Он мощнее нитроглицерина, но если вы хотите обуздать его, то вам, в отличие от случая с нитроглицерином, придется потрудиться: нужно заставить его реагировать с кислородом. При реакции керосина и кислорода образуется CO>2 и водяной пар, но, поскольку скорость реакции ограничена доступом к кислороду, воспламенение можно контролировать.
Мощь керосина и наша способность управляемо сжигать его придают этой жидкости такое важное технологическое значение. Сейчас земная цивилизация сжигает примерно миллиард литров керосина в день, в основном в реактивных двигателях и космических ракетах, но во многих странах он и сегодня используется для освещения и обогрева. В Индии, например, больше 300 млн человек освещают свои дома керосиновыми лампами.
