03 февраля 2016г.
Изучение физических свойств воды началось ещё до установления её состава в тесной связи с другими научно-техническими проблемами. Развитие физических методов исследования позволило существенно продвинуться в изучении структуры молекул воды, а также строения кристаллов льда. Общие сведения Кинематическая вязкость дистиллированной воды 1,004·10–6 м2/с при 20 oC близка к нижней границе, воспроизводимой Государственным первичным эталоном и слишком мала для измерения входящими в поверочную схему рабочими средствами измерений, например серийными вискозиметрами (ВПЖ-1м, ВПЖ-2м и т.п.) с минимальным диаметром капилляров 0,34 мм. Первичный эталон ГЭТ 17-96, как и рабочий эталон первого разряда, воспроизводящий кинематическую вязкость в диапазоне от 4·10–7 м2/с и представляющий собой стеклянный вискозиметр с висячим уровнем и длиной капилляра 550 мм, для лабораторного использования не предназначен. Вместе с тем Государственная поверочная схема предусматривает использование в качестве рабочих эталонов второго разряда градуировочных жидкостей. Дистиллированная вода используется в качестве градуировочной жидкости при измерении условной вязкости, которая выражается в градусах Энглера как отношение времени истечения определенного объема (обычно 200 см3) продукта через калиброванное отверстие вискозиметра к постоянной вискозиметра, равной времени истечения такого же объема дистиллированной воды при 20 oС.
Вода, прошедшая любую обработку, в том числе и дистилляцию, является метастабильной структурой. Поэтому для обеспечения воспроизводимости результатов измерений в качестве градуировочной жидкости использовался свежеприготовленныйбидистиллят, который сразу после приготовления замораживался. Необходимая для измерений порция бидистиллятарастапливается и доводится до температуры 20 ± 0,1 ˚С в сосуде с притертой пробкой непосредственно перед экспериментом. Поскольку скрытая теплота плавления воды намного больше разницы энергий возможных метастабильных состояний, а лед обладает полностью упорядоченной кристаллической структурой, можно считать, что талая вода имеет максимально упорядоченную структуру и минимальную при данной температуре энергию, то есть находится в стабильном состоянии. Методика исследования В качестве исходного материала бралась дистиллированная вода, пришедшая в равновесие с газами воздуха. Восстановление структуры термически активированной воды производится замораживанием в морозильной камере холодильника в плотно закрытой стеклянной колбе. Время замораживания 10 ч, время таяния льда 1 час, затем температура воды в течение 30 … 40минут доводится до 20 ± 0,1 ˚С в водном термостате. В качестве резервуара вискозиметра используется цилиндрическая стеклянная колба от медицинского шприца диаметром 16 мм и длиной 70 мм. К дну колбы плотно прижата фильтровальная мембрана марки МФАС-Б, представляющая собой микропористый пленочный материал, изготовленный на основе смеси ацетатов целлюлозы с размером пор 0,05 мкм и общей пористостью 80-85%. В колбу заливается исследуемый образец воды объемом 12 см3, и поршнем шприца с дополнительной нагрузкой массой 500 г создается избыточное давление около 25 кПа, обеспечивающее необходимую постоянную вискозиметра. Для обеспечения автоматизации и повышения точности измерений вместо мерной колбы использовались портативные электронные измерительные весы КД-100 со стаканчиком, точность измерения массы 0,01 г, время протекания измерялось секундомером. Каждый опыт проводится с новой мембраной, для соблюдения чистоты эксперимента. Для исключения температурной погрешности измерения с активированной и градуировочной водой проводились поочередно по 4 раза и вычислялись средние значения времени протекания t и t0, соответственно. Затем рассчитывается величина условной вязкости как . В ходе всех экспериментов использовались образцы воды при одной и той же температуре (20 ± 0,1 ˚С), это связано с экспоненциальной зависимостью вязкость воды от температуры. Зависимостью вязкости от изменений давления можно пренебречь, так как в процессе измерений используется груз, создающий избыточное давление, значительно превосходящее возможные флуктуации атмосферного. Образцы воды находящиеся не в замороженном состоянии испытывают постоянные изменения, которые являются случайными. Напротив, образцы воды, находящийся в метастабильном состоянии (лёд), после растапливания имеют с точностью до погрешности одинаковое время протекания через мембрану. Следовательно, из полученных данных следует, что для проведения достоверных экспериментов по исследованию вязкости следует использовать исключительно талую воду. В последующих экспериментах градуировочной жидкостью является талая бидистиллированная вода, так как содержит наименьшее количество солей, примесей органических и неорганических соединений и др. Следует отметить, что в качестве эталона также можно использовать и другие образцы талой воды, так как они имеют время протекания через мембрану аналогичное выбранному эталону. Последующие эксперименты с активацией проводятся с образцами талой воды. Были рассмотрены следующие виды вод (объекты исследования): 1. Дистиллированная вода, которая представляет собой очищенную воду, практически не содержащую примесей и посторонних включений, которую получают перегонкой в специальных аппаратах – дистилляторах; 2. Талый снег (талая вода) – вода, образовавшаяся в результате таяния льда или снега, в такой воде не содержится дейтерий, который наносит большой вред организму; 3. Родниковая вода (подземные вода) – вода, которая находится в толще горных пород верхней части земной коры (до глубины 12-16 км) в парообразном, твердом и жидком состояниях, такая вода является частью водных ресурсов Земли; 4. Минеральная вода, характеризуется наличием определённых минеральных солей, газов, органических веществ и других химических соединений, в отличие от питьевых вод; 5. Осеребренная вода, вода насыщенная положительно заряженными ионами серебра Ag+, которую можно получить путем фильтрации воды через осеребритель воды или путем погружения серебряного предмета в воду; 6. Тяжелая вода (также оксид дейтерия). Тяжёловодородная вода имеет ту же химическую формулу, что и обычная вода, но вместо атомов обычного лёгкого изотопа водорода содержит два атома тяжёлого изотопа водорода – дейтерия; 7. Вода подземная из скважины (глубина 40 м); 8. Водопроводная вода, представляет собой воду, поступающую для потребления из крана, которая доставляется в дома коммунальным предприятием по водоснабжению; 9. Святая мусульманская вода – вода, освящённая во время обряда водоосвящения; 10. Святая православная вода – вода, освящённая во время обряда водоосвящения; 11. Вода подземная из колодца (глубина 8 м).
Величина условной вязкости рассчитывается как
, где t - средние значения времени протекания исследуемого образца; - средние значения времени протекания градуировочной жидкости (бидистиллят).
В ходе измерения вязкости было установлено, что все образцы обладают, различной условной вязкостью: дистиллированная вода – 1.007; талый снег – 1.011; родниковая вода – 0.975; минеральная вода – 1.022; осеребренная – 1.015; тяжелая (отработанная вода из радиатора) – 1.016; вода из скважины (глубина 40 м) – 0.978; водопроводная – 0.993; святая мусульманская вода – 1.004; святая православная вода – 0.996: вода из колодца – 0.990. Проделанное комплексное исследование различных видов воды, позволило еще раз убедиться в том, что вода уникальна по своим характеристикам и свойствам.
