Экстремальное катание на лодках

На что будет похоже плавание на вёсельной лодке по озеру ртути? Что насчет брома? Жидкого галлия? Жидкого вольфрама? Жидкого азота? Жидкого гелия?

— Николас Арон

Давайте рассмотрим эти варианты по одному.

Бром и ртуть — единственные из известных простых элементов — находятся в жидком состоянии при комнатной температуре.

Грести на лодке по озеру ртути может быть и получится.

Ртуть настолько плотная, что стальные подшипники будут плавать по её поверхности. Ваша лодка станет настолько плавучей, что едва погрузится в жидкость, и вам придется опираться на весло всем весом, чтобы опустить его конец в ртуть.

В конце концов, это точно нелегко, и не будет возможности плыть быстро. Но немного погрести вам, пожалуй, удастся.

Брызгаться вам, вероятно, не стоит.

Бром почти одинаковой плотности с водой, так что обычная весельная лодка теоретически сможет плавать по нему.

Несмотря на это, бром ужасен. Для начала, он плохо пахнет; слово «бром» произошло от древнегреческого «brōmos», что значит «зловоние». Если этого мало, он хорошо вступает в реакцию с огромным количеством веществ. К счастью, ваша лодка не алюминиевая.

Если это недостаточно убедительно, чтобы заставить вас избегать брома, cертификат безопасности материала для него включает следующие фразы:

• «сильные ожоги и образование язв»
• «перфорация желудочно-кишечного тракта»
• «необратимые помутнения роговицы»
• «головокружение, беспокойство, депрессия, нарушения координации мышц и эмоциональная нестабильность»
• «понос, возможно с кровью»

Точно не стоит затевать бой брызгами в озере с бромом.

Жидкий галлий — странная штука. Галлий плавится при температуре чуть выше комнатной, как масло, так что вы не сможете долго держать его в руках.

Он достаточно плотен, хотя даже и близко не такой плотности как ртуть, и по нему будет легче грести.

Однако, вам лучше опять надеяться на то, что ваша лодка не сделана из алюминия, потому что алюминий (как и многие металлы) впитывает галлий, как губка впитывает воду. Галлий распространяется по алюминию, поразительно меняя его химические свойства. Измененный алюминий настолько непрочен, что его можно будет порвать, как влажную бумагу. Галлий в этом похож на ртуть — они оба уничтожают алюминий.

Как говорила моя бабушка, «не плавай на алюминиевой лодке по озеру с галлием». (Моя бабушка была немного странная.)

С жидким вольфрамом будет сложно иметь дело.

У вольфрама самая высокая температура плавления среди всех элементов. Из-за этого мы многого не знаем о его свойствах. Причина этому — пусть даже это немного глупо звучит — его сложно изучить, потому что мы не можем подобрать резервуар для него. Почти у каждого резервуара, материал, из которого он сделан, плавится ещё до того, как начнет вольфрам. Существуют сплавы, например карбид тантала-гафния^[1],↲Карбид тантала-гафния↳ с немного большими температурами плавления, но еще ни у кого не получилось сделать сосуд для жидкого вольфрама из них.

Чтобы дать вам понять, насколько горяч жидкий вольфрам, я могу сообщить вам точную температуру его плавления — 3422 °C. Но может вот этот аргумент будет лучше:

Жидкий вольфрам настолько горяч, что если бросить его в поток лавы, то лава будет замораживать вольфрам.

Не говоря о том, что если лодка будет находиться в море жидкого вольфрама, и вы, и лодка воспламенитесь и превратитесь в пепел.

Жидкий азот очень холодный.

Жидкий гелий холоднее, но они оба ближе к абсолютному нулю, чем к самым низким температурам в Антарктиде, так что для кого-то, плавающего по их поверхности на лодке, температурная разница не так важна.

Материал инженерного университета Дартмута о жидком азоте включает следующие фразы:

• «интенсивно вступает в реакцию с органическими материалами»
• «взрывоопасен»
• «вытесняет кислород из помещения»
• «резкие возгорания одежды»
• «внезапное удушье»

Жидкий азот обладает плотностью, примерно равной плотности воды, так что лодка будет плавать по нему, но если бы вы находились в ней, вы бы долго не протянули.

Предположим, что когда вы начали, воздух над азотом был комнатной температуры, он станет быстро охлаждаться, и вы вместе с лодкой покроетесь плотным слоем тумана, по мере того, как вода будет конденсироваться из воздуха. (Тот же эффект создает пар, когда вы проливаете жидкий азот.) Конденсат будет замерзать, быстро покрывая лодку слоем инея.

Теплый воздух послужит причиной испарения азота на поверхности. Этот процесс вытеснит кислород над озером, заставив вас задыхаться.

Если воздух (или азот) были бы достаточно холодными для того, чтобы не испаряться, у вас бы развилась гипотермия и вы бы умерли от её воздействия.

Жидкий гелий ещё хуже.

С одной стороны, плотность гелия составляет примерно одну восьмую от плотности воды, так что ваша лодка должна быть в восемь раз больше, чтобы выдержать ваш вес.

Но с гелием есть подвох. При охлаждении гелия ниже 2 К (-271 °C) он становится сверхтекучей жидкостью, которая имеет необычное свойство течь вверх и оказываться над стенками сосуда благодаря капиллярному эффекту.

Он ползет вверх примерно по 20 сантиметров в секунду, так что жидкий гелий начнет заполнять лодку менее чем через 30 секунд.

Как и в случае с жидким азотом, это приведёт к быстрой смерти от переохлаждения.

Если это будет хоть каким-то утешением, умирая, можно было бы наблюдать странное явление.

Плёнка сверхтекучего гелия, как та, которая будет быстро покрывать вас, несет те же типы обычных звуковых волн, как большинство материалов. Но она также излучит дополнительный тип волны — медленно двигающуюся рябь, которая будет распространяться по тонким плёнкам гелия. Такой эффект наблюдается только у сверхтекучих жидкостей и имеет загадочное поэтическое название — «третья волна».

Ваши барабанные перепонки не будут работать, а, впрочем, и не смогут почувствовать этот тип вибрации, но, замерзая насмерть на полу гигантской лодки, ваши уши будут наполнены — в буквальном смысле — звуком, который ни один человек не может услышать: третьим звуком.

И это, по крайней мере, достаточно круто.