Исследование поглощения звука в воде
Изучено поглощение звука частотой 1 кГц и интенсивностью 10^–15 – 10^–14 Вт/см2 в дистиллированной воде при различных условиях освещения образцов, обработки магнитным полем и ультразвуком. Установленное различие поглощения звуковых сигналов для воды в неодинаковых условиях объясняется изменением вяз...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5502 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование поглощения звука в воде / В.В. Гончарук, В.В. Маляренко // Химия и технология воды. — 2007. — Т. 29, № 2. — С. 113-124. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859649572177969152 |
|---|---|
| author | Гончарук, В.В. Маляренко, В.В. |
| author_facet | Гончарук, В.В. Маляренко, В.В. |
| citation_txt | Исследование поглощения звука в воде / В.В. Гончарук, В.В. Маляренко // Химия и технология воды. — 2007. — Т. 29, № 2. — С. 113-124. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Изучено поглощение звука частотой 1 кГц и интенсивностью 10^–15 – 10^–14 Вт/см2 в дистиллированной воде при различных условиях освещения образцов, обработки магнитным полем и ультразвуком. Установленное различие поглощения звуковых сигналов для воды в неодинаковых условиях объясняется изменением вязкости вследствие изменения структурного состояния воды, в частности разрушения или образования кластеров.
Поглинання звуку частотою 1 кГц інтенсивністю 10^–15 – 10^–14 Вт/см2 вивчено у дистильованій воді за різних умов освітленнязразків, обробки магнітним полем і ультразвуком. Встановлена різниця поглинання сигналів для води у різних умовах пояснюється зміною в’язкості внаслідок зміни структурного стану води, зокрема, руйнування або утворення кластерів.
The sound absorption of frequency 1 kHz, intensity 10^–15 – 10^–14 W/sm2 was studies in distil water at various conditions of a lighting, the treatment of a magnetic field and ultrasonic. The fine distinction of sound absorption for water in different conditions is explained viscosity changes from reversal of water structure form, in particular, destruction or formation of a clusters.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:32:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹ 2 113
ÔÈÇÈ×ÅÑÊÀß ÕÈÌÈß ÏÐÎÖÅÑÑΠÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÂÎÄÛ
ÓÄÊ 541.135; 546.212
Â.Â. Ãîí÷àðóê, Â.Â. Ìàëÿðåíêî
ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÏÎÃËÎÙÅÍÈß ÇÂÓÊÀ
 ÂÎÄÅ
Èçó÷åíî ïîãëîùåíèå çâóêà ÷àñòîòîé 1 êÃö è èíòåíñèâíîñòüþ 10–15 –
10–14 Âò/ñì2 â äèñòèëëèðîâàííîé âîäå ïðè ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ îñâåùåíèÿ îá-
ðàçöîâ, îáðàáîòêè ìàãíèòíûì ïîëåì è óëüòðàçâóêîì. Óñòàíîâëåííîå ðàçëè-
÷èå ïîãëîùåíèÿ çâóêîâûõ ñèãíàëîâ äëÿ âîäû â íåîäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ
îáúÿñíÿåòñÿ èçìåíåíèåì âÿçêîñòè âñëåäñòâèå èçìåíåíèÿ ñòðóêòóðíîãî ñî-
ñòîÿíèÿ âîäû, â ÷àñòíîñòè ðàçðóøåíèÿ èëè îáðàçîâàíèÿ êëàñòåðîâ.
 ïîñëåäíåå âðåìÿ ìíîãî âíèìàíèÿ óäåëÿåòñÿ ÿâëåíèþ êëàñòåðîîá-
ðàçîâàíèÿ â âîäå, ïàìÿòè âîäû è äðóãèõ àíîìàëèé, îáóñëîâëåííûõ ñïî-
ñîáíîñòüþ ìîëåêóë âîäû ó÷àñòâîâàòü â ìåæìîëåêóëÿðíûõ âîäîðîä-
íûõ ñâÿçÿõ [1 – 3]. Ïðèâåðæåíöû êëàññè÷åñêîãî ïîäõîäà ê ñòðóêòóðå
æèäêîñòåé ñ÷èòàþò, ÷òî ïðîäîëæèòåëüíîñòü æèçíè îáðàçóþùèõñÿ êëàñ-
òåðîâ âîäû î÷åíü êîðîòêàÿ (ïîðÿäêà 10-12 ñ), â ðåçóëüòàòå êëàñòåðû, êàê
ìåðöàþùèå îáðàçîâàíèÿ ñî ñòîëü êîðîòêèì âðåìåíåì ñóùåñòâîâàíèÿ, íå
ìîãóò çàìåòíî âëèÿòü íà ñâîéñòâà âîäû. Ñòîðîííèêè èäåé î ñòðóêòóðèçà-
öèè âîäû ïðåäïîëàãàþò, ÷òî êëàñòåðû â âîäå ìîãóò ñîõðàíÿòüñÿ äëèòåëü-
íîå âðåìÿ, è ïîýòîìó ñóùåñòâîâàíèå àññîöèàòîâ â ðÿäå ñëó÷àåâ íåëüçÿ
èãíîðèðîâàòü.
Ïî íàøåìó ìíåíèþ, ñâîéñòâà âîäû (ôèçè÷åñêèå, õèìè÷åñêèå, ôèçè-
êî-õèìè÷åñêèå) â ñâîåé îñíîâå öåëèêîì äîìèíèðóþòñÿ ñòðóêòóðíûì ñî-
ñòîÿíèåì âîäû, êîòîðîå çàâèñèò îò êëàñòåðíîãî ñîñòàâà âîäû, ò.å. îò ðàç-
ìåðà è êîíöåíòðàöèè êëàñòåðîâ. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî
óñòàíîâëåíî ñóùåñòâîâàíèå â âîäå ãèãàíòñêèõ ãåòåðîôàçíûõ êëàñòåðîâ
âîäû (ÃÃÊÂ) [4], èìåþùèõ ðàçìåðû 5 ÷ 50 ìêì è áîëåå. Î ñóùåñòâîâà-
íèè â âîäå êëàñòåðîâ ìàëûõ ðàçìåðîâ ñóäÿò ãëàâíûì îáðàçîì íà îñíîâà-
íèå ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòíûõ ìåòîäîâ, è ýòî ïîçâîëÿåò ñêåïòèêàì îòñòàè-
âàòü ïîçèöèþ, ÷òî ñóùåñòâîâàíèå ñòðóêòóðèçàöèè èëè åå ïðîÿâëåíèå â
ñâîéñòâàõ âîäû ýêñïåðèìåíòàëüíî íå ïîäòâåðæäåíî [3].
Îäíîé èç ïðè÷èí, èç-çà êîòîðûõ òðóäíî îáíàðóæèòü êëàñòåðû ìà-
ëûõ ðàçìåðîâ, ÿâëÿåòñÿ äåôîðìèðóþùåå áëèæíþþ ñòðóêòóðó âîäû âîç-
äåéñòâèå ìåòîäîâ èññëåäîâàíèÿ. Èçâåñòíî, ÷òî ïðè îòñóòñòâèè âîäîðîä-
íûõ ñâÿçåé âîäà èìåëà áû çíà÷èòåëüíî áîëåå íèçêèå òåìïåðàòóðû
ïëàâëåíèÿ è êèïåíèÿ. Â òåìïåðàòóðíîì äèàïàçîíå ñóùåñòâîâàíèÿ æèä-
Â.Â. ÃÎÍ×ÀÐÓÊ, Â.Â. ÌÀËßÐÅÍÊÎ, 2007
114 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹ 2
êîé âîäû èçìåí÷èâû ïðî÷íîñòü, óãëîâûå ïàðàìåòðû è êîëè÷åñòâî âîäî-
ðîäíûõ ñâÿçåé. Ïî ñóòè, âåëè÷èíà ýíåðãèè Í-ñâÿçåé âîäû (18,8 êÄæ/ìîëü)
îïðåäåëÿåò âñå ïðîöåññû, ñâÿçàííûå ñ èçìåíåíèåì áëèæíåé ñòðóêòóðû âîäû.
Ïðè áîëåå íèçêèõ ýíåðãèÿõ âîçäåéñòâèÿ (ïðè òåìïåðàòóðå, íå ïðåâûøàþ-
ùåé ~ 80°Ñ) ñòðóêòóðíûå îáðàçîâàíèÿ â âîäå ðàçðóøàþòñÿ ÷àñòè÷íî. Ðàñ-
ñìîòðèì âîçäåéñòâèå íà âîäó ðàçëè÷íûõ ìåòîäîâ èññëåäîâàíèÿ, è òî, êàê
ýòî âëèÿåò íà ñòðóêòóðó âîäû.
Ìîæíî äîïóñòèòü, ÷òî ðàçðóøåíèå êëàñòåðíûõ ñòðóêòóð ñîïðÿæå-
íî ñ èçìåíåíèÿìè QÊË ïîðÿäêà 10 % îò ýíåðãèè âîäîðîäíûõ ñâÿçåé âîäû
(ò. å. QÊË = 1,881 êÄæ/ìîëü). Âåëè÷èíà âïîëíå ðåàëüíàÿ äëÿ êîìíàòíûõ
òåìïåðàòóð, ïðè êîòîðûõ ìîëåêóëû âîäû ñòðóêòóðèðîâàíû ëèáî â ïåð-
âè÷íûå ëüäîïîäîáíûå àãðåãàòû, ëèáî âî âòîðè÷íûå êëàñòåðû.  òàáë. 1
äëÿ ñðàâíåíèÿ ïðèâåäåíû ýíåðãèè èçëó÷åíèé, âîçäåéñòâóþùèõ íà âîäó
ïðè ñïåêòðàëüíûõ èññëåäîâàíèÿõ.
Òàáëèöà 1. Îáëàñòü ñïåêòðà è ñîîòâåòñòâóþùàÿ åé ýíåðãèÿ èçëó÷åíèÿ [5]
Ñïåêòðàëüíàÿ îáëàñòü ×àñòîòà èçëó÷åíèÿ,
Ãö
Эíåðãèÿ èçëó÷åíèÿ,
êÄæ/ìîëü
Ãàììà-èçëó÷åíèå 1019 3,9.106
Ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå 1017 3,9.104
ÓФ- îáëàñòü (1,5 – 0,75).1015 597 – 298
Âèäèìàÿ îáëàñòü 3,8.1014 151,3
Бëèæíÿÿ ÈÊ- îáëàñòü 1,2.1014 50,1
Êîëåáàòåëüíàÿ ÈÊ- îáëàñòü 2,5.1013 10,0
Äàëüíÿÿ ÈÊ- îáëàñòü 1012 0,39
ÑÂ×- îáëàñòü 109 1,0.10–4
Êîðîòêèå ðàäèîâîëíû 1,5.106 1,6.10–7
Тåëå÷àñòîòû 5,5.105 6,1.10–8
Äëèííûå ðàäèîâîëíû 3.103 1,2.10–10
Ñèëîâûå ýëåêòðîóñòàíîâêè 3.10–1 1,2.10–14
Êàê âèäíî èç ïðèâåäåííûõ â òàáëèöå äàííûõ, áîëüøèíñòâî ñïåêò-
ðàëüíûõ ìåòîäîâ îêàçûâàþò ñèëüíîå âîçäåéñòâèå íà èçó÷àåìûå îáúåêòû.
 ñëó÷àå âîäû ýòî ìîæåò ïðèâåñòè ê ðàçðóøåíèþ ìàëûõ êëàñòåðîâ, òî÷íåå
ãîâîðÿ, ê ìåðöàíèþ èõ ñòðóêòóðû, ò.å. ê èçìåíåíèþ ôîðìû è ðàçìåðîâ.
Íàïðèìåð, âîçäåéñòâèå ðåíòãåíîâñêîãî ìåòîäà â 2.104 ðàç ïðåâûøàåò
âåëè÷èíó QÊË. Ñîîòâåòñòâóþùèå òàêèì ýíåðãèÿì ïåðåõîäû âàëåíòíûõ
ýëåêòðîíîâ îñóùåñòâëÿþòñÿ íåçàâèñèìî îò òîãî, âõîäÿò ëè ìîëåêóëû âîäû
â íàäìîëåêóëÿðíûå îáðàçîâàíèÿ, ÷òî ñîïðîâîæäàåòñÿ ðàçðóøåíèåì áëèæ-
íåé ñòðóêòóðû âîäû è, ñîîòâåòñòâåííî, ìàëûõ êëàñòåðîâ.
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹ 2 115
Èçëó÷åíèå â âèäèìîé îáëàñòè ñïåêòðà ïðåâûøàåò QÊË â 80,4 ðàçà.
Ïîíÿòíî, ÷òî åñëè â âîäå áûëè ìàëûå êëàñòåðû, òî ïðè îñâåùåíèè ïðî-
èñõîäèò èõ íåïðåðûâíàÿ ðåñòðóêòóðèçàöèÿ âñëåäñòâèå ïåðåõîäîâ âàëåí-
òíûõ ýëåêòðîíîâ ïîä âëèÿíèåì ñâåòà. Â êîìáèíèðîâàííûõ ìåòîäàõ ñ èñ-
ïîëüçîâàíèåì ìîíîõðîìàòè÷åñêèõ èñòî÷íèêîâ ñâåòà (íàïðèìåð,
ëàçåðíî-àêóñòè÷åñêèé [6]) äåéñòâèå ïîñëåäíåãî ìîæåò áûòü óìåíüøåíî
ïîäáîðîì ÷àñòîòû. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî òàêîå âîçäåéñòâèå ìîæåò
íå çàòðîíóòü ñòðóêòóðû ÃÃÊÂ, òàê êàê äëÿ ïîñëåäíèõ ñóùåñòâóþò äðó-
ãèå ìåõàíèçìû èõ ñòàáèëèçàöèè [4].
Ïðèåìëåìîé, ñ òî÷êè çðåíèÿ ìèíèìàëüíîãî âîçäåéñòâèÿ ìåòîäà èñ-
ñëåäîâàíèÿ íà êëàñòåðû, ÿâëÿåòñÿ äàëüíÿÿ ÈÊ-îáëàñòü. Ïðè ýòîì èçëó-
÷åíèå ïðèáîðà ïðåâûøàåò QÊË âñåãî â 2,07 ðàçà.
Áîëåå ñëàáûå âîçäåéñòâèÿ îêàçûâàþò ìåòîäû, â êîòîðûõ èñïîëüçó-
þòñÿ êîðîòêèå ðàäèîâîëíû (ßÌÐ, ÝÏÐ, ÄÝßÐ è äð.). Îäíàêî â ýòèõ ìåòî-
äàõ îáðàçåö âîäû, êðîìå ýëåêòðîìàãíèòíîãî îáëó÷åíèÿ (Â×, ÑÂ×), ïîä-
âåðãàåòñÿ âëèÿíèþ ñèëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé, ÷òî îêàçûâàåò íåó÷òåííîå
äåéñòâèå íà âîäó è åå ïðèìåñè.
Ðàçëè÷íà ýíåðãåòèêà àêóñòè÷åñêèõ ìåòîäîâ èññëåäîâàíèÿ. Âñëåä-
ñòâèå ïîãëîùåíèÿ ñèãíàëà èññëåäóåìîé ñðåäîé â óëüòðàçâóêîâûõ ìåòî-
äàõ ïðèìåíÿåìàÿ âåëè÷èíà èíòåíñèâíîñòè çâóêà (I) ñîñòàâëÿåò íå ìå-
íåå 10-4 – 10-6 Âò/ñì2. Äëÿ íàãëÿäíîñòè ìîæíî óêàçàòü, ÷òî àâèàìîòîð
íà ðàññòîÿíèè 5 ì ñîçäàåò èíòåíñèâíîñòü çâóêà 10–4 Âò/ñì2. Ïîä äåé-
ñòâèåì ñèëüíîé âèáðàöèè â æèäêîñòè ìîãóò ðàçðóøàòüñÿ íàäìîëåêó-
ëÿðíûå ñòðóêòóðû. Ñîîòâåòñòâåííî, äëÿ óëüòðàçâóêîâûõ ìåòîäîâ ïëîò-
íîñòü ýíåðãèè çâóêà (I/c), ïðè ñêîðîñòè çâóêà â âîäå ñ = 1498 ì/ñ, ðàâíà
7.10-9 – 7.10-11 Äæ/ñì3, ÷òî ñîñòàâëÿåò 1013 – 1011 kT/ñì3 ïðè Ò = 300Ê (kT
= 4,14.10–21 Äæ).
 äàííîé ðàáîòå ïðîâåäåíî èññëåäîâàíèå âîäû íà ÷àñòîòå f = 1 êÃö
ïðè èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà 10-15 – 10-14 Âò/ñì2, ò.å. 10 – 20 äÁ (ïîðîã ñëû-
øèìîñòè ñèãíàëà ÷àñòîòîé 1 êÃö ñîñòàâëÿåò 10-16 Âò/ñì2). Ïëîòíîñòü ýíåð-
ãèè çâóêà ïðè ýòîì ðàâíà 6,6 (10-19÷ 10-18) Äæ/ñì3, ÷òî ñîñòàâëÿåò îò 2,4.104
äî 2,4.106 kT/ñì3.
Àìïëèòóäà äàâëåíèÿ çâóêîâîé âîëíû (θ) ïðè èññëåäîâàíèè âîäíûõ
ñèñòåì íà çâóêîâûõ ÷àñòîòàõ çíà÷èòåëüíî íèæå, ÷åì íà óëüòðàçâóêî-
âûõ ÷àñòîòàõ. Òàê, åñëè ïðè ÷àñòîòå f = 1ìÃö âåëè÷èíà θ = 1,7.104 Ïà
(θ = ρ ñ ω À, ãäå ρ – ïëîòíîñòü âîäû, ω = 2π f, À – àìïëèòóäà ñìåùåíèÿ
÷àñòèö), òî ïðè ÷àñòîòå 1000 Ãö àìïëèòóäà äàâëåíèÿ ñîñòàâëÿåò âñåãî
5,5.10–4 Ïà. ßñíî, ÷òî ïðè òàêèõ íèçêèõ äàâëåíèÿõ ñëåäóåò îæèäàòü çíà-
÷èòåëüíî ìåíüøåãî âîçìóùàþùåãî äåéñòâèÿ ìåòîäà èññëåäîâàíèÿ íà
ñëàáîñâÿçàííûå ñòðóêòóðû â âîäå òèïà êëàñòåðîâ. Íàãëÿäíîé âåëè÷èíîé ÿâ-
ëÿåòñÿ àìïëèòóäà äåôîðìàöèè (δ), ðàçâèâàåìîé â çâóêîâîé âîëíå (δ = ω À/ñ).
116 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹ 2
Åñëè ïðè ÷àñòîòå 1 ìÃö δ = 7,7.10–7 ñì, òî ïðè èñïîëüçîâàííîé íàìè
÷àñòîòå 1 êÃö âåëè÷èíà δ ñîñòàâëÿåò âñåãî 2,4.10–14 ñì. Ñëåäîâàòåëüíî,
ïðè çâóêîâûõ ñèãíàëàõ íèçêîé ÷àñòîòû è ìàëîé èíòåíñèâíîñòè àìïëè-
òóäà ñìåùåíèÿ è àìïëèòóäà äåôîðìàöèè çíà÷èòåëüíî ìåíüøå ðàçìåðîâ
ýëåìåíòîâ ñòðóêòóðû èññëåäóåìîãî ìàòåðèàëà (ò.å. àòîìîâ è ìîëåêóë
âîäû).
Áëîê-ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ èçó÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ çâóêà ìàëîé èíòåí-
ñèâíîñòè ÷àñòîòîé 1êÃö ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç ñëîé âîäû ïðåäñòàâëå-
íà íà ðèñ.1.
1
2
3
5
6
4
9
8
7
Ðèñ. 1. Áëîê-ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ èçó÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ çâóêà â âîäå
Ñèíóñîèäàëüíîå íàïðÿæåíèå îò ãåíåðàòîðà ñèãíàëîâ (1) òèïà ÃÇ-33 ïî-
äàâàëè íà èçëó÷àòåëü èçìåðèòåëüíîé ÿ÷åéêè (2), ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî ñîçäà-
âàëèñü êîëåáàíèÿ ìàëîé èíòåíñèâíîñòè â âîäå, çàïîëíÿþùåé ÿ÷åéêó. Íà
ôèêñèðîâàííîì ðàññòîÿíèè îò âèáðàòîðà ïîìåùàëè ïðèåìíèê ñèãíàëîâ,
ñîåäèíåííûé ÷åðåç áëîê ñîãëàñîâàíèÿ (5) ñ ïðåäâàðèòåëüíûì óñèëèòåëåì
(4) òèïà ÓÇ-29. ß÷åéêà îáúåìîì 10 õ 10 õ 5 ñì3 áûëà ñíàáæåíà êîæóõîì äëÿ
òåðìîñòàòèðîâàíèÿ è ñâåòîèçîëÿöèè, òåìïåðàòóðó ïîääåðæèâàëè òåðìîñòà-
òîì (3) ñ òî÷íîñòüþ ±0,05°Ñ. Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ âëèÿíèÿ âèáðàöèé è çâóêîâûõ
ïîìåõ ÿ÷åéêà áûëà ñíàáæåíà çâóêîèçîëèðóþùèì êîðïóñîì.
Ñ ïîìîùüþ ìèêðîìåòðè÷åñêîãî âèíòà óñòàíàâëèâàëè ðàññòîÿíèå (l)
ìåæäó èçëó÷àòåëåì è ïðèåìíèêîì îò 0,1 äî 3,0 ñì ñ òî÷íîñòüþ ± 0,01 ìì.
Ñèãíàë ïîñëå ïðåäâàðèòåëüíîãî óñèëåíèÿ ïîñòóïàë íà óñèëèòåëü (7) òèïà
ÓÇ-29-2, çàòåì, ïðîéäÿ ïîëîñîâîé ôèëüòð (8), ïîñòóïàë íà äâóõëó÷åâîé
îñöèëëîãðàô (9) òèïà ÎÓ-69 èëè ÷åðåç ÀÏÖ íà êîìïüþòåð. Ñõåìà ñîäåð-
æàëà òàêæå êàëèáðàòîð (6), ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé äåëèòåëü, ÷åðåç êî-
òîðûé ñèãíàë ñ ãåíåðàòîðà ïîñòóïàë íà âòîðîé ëó÷ îñöèëëîãðàôà, ìèíóÿ
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹ 2 117
îïòè÷åñêèé ïóòü.
Íà äàííîé óñòàíîâêå ÷ðåçâû÷àéíî ìàëàÿ ïëîòíîñòü ýíåðãèè çâóêà
(ïîðÿäêà 6,6 (10-19÷ 10-18) Äæ/ñì3) ïîçâîëÿëà âíîñèòü ìèíèìàëüíûå âîç-
ìóùåíèÿ â ñòðóêòóðó èññëåäóåìîãî îáðàçöà âîäû. Íàïðèìåð, äëÿ íàãðå-
âà âîäû íà 10Ñ íåîáõîäèìî áûëî çàòðàòèòü 4,18 Äæ/ñì3, ÷òî ñîñòàâëÿëî
0,42 % ýíåðãèè ðàçðûâà âîäîðîäíûõ ñâÿçåé. Ïðè èíòåíñèâíîñòè èçëó÷à-
òåëÿ 10–15 Âò/ñì2 (10 Äá) îáúåìíàÿ ýíåðãèÿ çâóêà (6,6.10–19 Äæ/ñì3) íè÷-
òîæíî ìàëà ïî ñðàâíåíèþ ñ ýíåðãèåé, íåîáõîäèìîé äëÿ îùóòèìîãî íà-
ãðåâàíèÿ âîäû èëè ðàçðûâà âîäîðîäíûõ ñâÿçåé. Âñëåäñòâèå ìàëîñòè
àìïëèòóäû çâóêîâûõ êîëåáàíèé çàòðóäíåíû ñäâèãîâûå ñìåùåíèÿ, êîòî-
ðûå îïðåäåëÿþò ñòðóêòóðíóþ âÿçêîñòü.
Êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ çâóêà α íàõîäèëè ïî ôîðìóëå [7]
α = [1/2(l2 – l1)] ln (Y1/ Y2), (1)
ãäå Y1 , Y2 – âåëè÷èíà ñèãíàëîâ äëÿ ðàññòîÿíèé l1 è l2 .
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíà çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû ñèãíàëà Y îò ðàññòîÿíèÿ
äî èçëó÷àòåëÿ è ðàññ÷èòàííûé èç ýòèõ äàííûõ êîýôôèöèåíò ïîãëîùå-
íèÿ α0 ïðè ðàçëè÷íîé èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà èçëó÷àòåëÿ â äèñòèëëèðî-
âàííîé âîäå ïðè 20°Ñ è îñâåùåíèè ðàññåÿííûì ñâåòîì ïîâåðõíîñòè
îáðàçöà ~50 ëê.
0 1 2 3
30
60
90
0,0
0,3
0,6
0,9
1
2
3
4
l , ñì
Y, ñì α, ñì-1
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû ñèãíàëà Y (1, 2) è êîýôôèöèåíòà
ïîãëîùåíèÿ α (3, 4) îò ðàññòîÿíèÿ ìåæäó èçëó÷àòåëåì è ïðèåìíèêîì â
äèñòèëëèðîâàííîé âîäå. Èíòåíñèâíîñòü ñèãíàëà èñòî÷íèêà: 1.10–15 (1,3),
2 .10–15 Âò/ñì2(2,4); f =1 êÃö; Ò – 200Ñ. Âåëè÷èíó α èçìåðÿëè äëÿ
îñâåùåííîãî îáðàçöà
118 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹ 2
Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíà òàêæå çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû Y è α äëÿ îáðàçöà âîäû,
íàõîäèâøåéñÿ â òåìíîòå è ïðè ýêñïîçèöèè ñâåòîì. Â òàáë. 2 ïðèâåäåíû ðå-
çóëüòàòû îïðåäåëåíèÿ âåëè÷èíû α0 âîäû ïðè ðàçëè÷íûõ âèäàõ îáðàáîòêè.
Òàáëèöà 2. Ïîãëîùåíèå çâóêà âîäîé ïðè ðàçëè÷íûõ âèäàõ îáðàáîòêè
α , ñì-1
Óñëîâèÿ îñâåùåíèÿ
íà ñâåòó
Îáðàçåö âîäû
â òåìíîòå
18 ÷ 15 ìèí 4 ÷
Äèñòèëëÿò 0,81 0,80 0,65
Áèäèñòèëëÿò 0,86 0,84 0,65
Äèñòèëëÿò â ìàãíèòíîì ïîëå
80 ìÒë 0,87 0,85 0,65
Äèñòèëëÿò ïðè áîëåå âûñîêîé
èíòåíñèâíîñòè çâóêà
(I = 3.10–14Âò/ñì2)
0,66 0,58 0,51
Äèñòèëëÿò îáðàáîòàí óëüòðàçâó-
êîì 0,1 Âò/ñì2 â òå÷åíèå 0,5 ìèí – 0,64 0,65
Âîäîïðîâîäíàÿ âîäà (ñ ýëåêòðî–
ïðîâîäíîñòüþ 5.10–5 îì–1ñì–1) 0,70 0,69 0,68
Îïûòû ïîêàçàëè, ÷òî âåëè÷èíà çâóêîâûõ ñèãíàëîâ ìàëûõ èíòåíñèâ-
íîñòåé â âîäå ïðè îòñóòñòâèè âíåøíèõ âîçäåéñòâèé ñîõðàíÿåòñÿ ïîñòî-
ÿííîé äëèòåëüíîå âðåìÿ. Âåëè÷èíà ñèãíàëà ïðè îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ
îïûòà (ìîùíîñòü èçëó÷àòåëÿ, ðàññòîÿíèå îò èçëó÷àòåëÿ, òåìïåðàòóðà è
äð.) çàâèñèò îò ñòðóêòóðíûõ èçìåíåíèé, ïðîèñõîäÿùèõ â âîäå.
Âåëè÷èíà Y óìåíüøàåòñÿ ïðè óäàëåíèè îò èçëó÷àòåëÿ (ðèñ. 2) âñëåä-
ñòâèå çàòóõàíèÿ çâóêà, êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ α óìåíüøàåòñÿ ïðè óâå-
ëè÷åíèè èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà èçëó÷àòåëÿ îò 1.10–15 äî 2.10–15 Âò/ñì2.
Èçâåñòíî, ÷òî â æèäêîñòÿõ ïîãëîùåíèå çâóêà îïðåäåëÿåòñÿ ïðåèìóùå-
ñòâåííî âÿçêîñòüþ. Äëÿ âîäû ïðè ÷àñòîòå 1 êÃö ðåëàêñàöèîííîå ïîãëî-
ùåíèå çâóêà îòñóòñòâóåò [8], è âåëè÷èíà α çàâèñèò îò ñòðóêòóðíîé âÿçêî-
ñòè. Ñîãëàñíî ôîðìóëå Ñòîêñà ñ ïîïðàâêîé íà îáúåìíóþ âÿçêîñòü [9],
âîçðàñòàíèå ïîãëîùåíèÿ çâóêà ñâèäåòåëüñòâóåò îá óâåëè÷åíèè ñòðóêòóð-
íîé âÿçêîñòè:
α = ω2 (4ηÑ/3 + ηV)/ 2ρ ñ
3 , (2)
ãäå ηÑ – ñäâèãîâàÿ âÿçêîñòü, ηV – îáúåìíàÿ âÿçêîñòü, ω = 2πf, ρ – ïëîò-
íîñòü.
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹ 2 119
Èçâåñòíî, ÷òî ïîíÿòèå îáúåìíîé âÿçêîñòè, êàê ñîñòàâëÿþùåé ñòðóê-
òóðíîé âÿçêîñòè, èñïîëüçóåòñÿ â àêóñòèêå äëÿ îáúÿñíåíèÿ ïîòåðü âÿçêîñ-
òè ïðè äåôîðìàöèÿõ âñåñòîðîííåãî ñæàòèÿ, êîòîðûìè ñîïðîâîæäàþòñÿ
çâóêîâûå âîëíû â æèäêîñòè [7]. Ýíåðãèÿ çâóêîâîé âîëíû ðàñõîäóåòñÿ íà
ïðåîäîëåíèå îáúåìíîé âÿçêîñòè ηV, âîçðàñòàþùåé, êàê ïîêàçàëè îïûòû,
ïî ìåðå îñëàáëåíèÿ àìïëèòóäû êîëåáàíèé.
Ôîðìóëà (2) õîðîøî âûïîëíÿåòñÿ ïðè âûñîêèõ ÷àñòîòàõ è âûñîêèõ
èíòåíñèâíîñòÿõ çâóêà è íå ðàáîòàåò ïðè çâóêîâûõ ÷àñòîòàõ â ñëó÷àå î÷åíü
ñëàáûõ èíòåíñèâíîñòåé çâóêà. Åñëè ïðè îáû÷íûõ èçìåðåíèÿõ (ïðè èí-
òåíñèâíîñòè ñèãíàëà 10–5 – 10–4 Âò/ñì2 è ÷àñòîòå 106 – 109 Ãö) äëÿ âîäû
âûïîëíÿåòñÿ ñîîòíîøåíèå ηÑ ≈ 3ηV [10], òî ïðè èíòåíñèâíîñòè çâóêà
10–15 Âò/ñì2 ñèëû, âûçûâàþùèå ïðîäîëüíîå äâèæåíèå (âäîëü íàïðàâëå-
íèÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëíû) æèäêîñòè, íå ñïîñîáíû àêòèâèçèðîâàòü ïå-
ðåäà÷ó ýíåðãèè èç-çà ìàëîñòè âîçäåéñòâèÿ è äåôîðìàöèè ìîëåêóëÿðíûõ
ñâÿçåé â âîäå. Óâåëè÷åíèå ñäâèãîâîé è îáúåìíîé âÿçêîñòè ïðè ìàëûõ
èíòåíñèâíîñòÿõ ñèãíàëà ìîæåò áûòü îáóñëîâëåíî îäíèì è òåì æå ìåõà-
íèçìîì, íàïðèìåð ñîïðîòèâëåíèåì ê èçìåíåíèþ îðèåíòàöèè ìîëåêóë
âîäû, èëè êëàñòåðîâ âîäû. Èìåííî ñ ýòèì ìîæíî ñâÿçàòü íàáëþäàåìóþ
ýêñïåðèìåíòàëüíî (ðèñ. 2) áûñòðóþ ïîòåðþ èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà ïðè
óäàëåíèè îò èçëó÷àòåëÿ è âûñîêèå çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ,
ñðàâíèìûå ñ âåëè÷èíîé α äëÿ æèäêèõ êðèñòàëëîâ [11], èëè ñ α äëÿ
î÷åíü âûñîêèõ ÷àñòîò.
Êàê óñòàíîâëåíî, ïîãëîùåíèå çâóêà ìàëîé èíòåíñèâíîñòè â âîäå çà-
âèñèò îò òîãî, íàõîäèòñÿ ëè îáðàçåö âîäû â òåìíîòå èëè ïîäâåðãàåòñÿ
ýêñïîçèöèè ñâåòîì. Îïðåäåëåíèå ïîãëîùåíèÿ çâóêà ïðîâîäèëè: ïîñëå
ïðåáûâàíèÿ îáðàçöà âîäû â òåìíîòå â òå÷åíèå 18 ÷, íåïîñðåäñòâåííî
ïîñëå ñíÿòèÿ çàòåìíåíèÿ ñ îáðàçöà è ÷åðåç 4 ÷ ýêñïîçèöèè ñâåòîì (ðèñ. 3).
Äëÿ äèñòèëëèðîâàííîé âîäû, íàõîäÿùåéñÿ â òåìíîòå, êðèâàÿ çàòóõàíèÿ
çâóêà Y – l ðàñïîëîæåíà íèæå, ÷åì äëÿ îñâåùåííîãî îáðàçöà. Ýòî ñâèäå-
òåëüñòâóåò î òîì, ÷òî â âîäå, íàõîäÿùåéñÿ â òåìíîòå (ò.å. â óñëîâèÿõ, êîã-
äà âîäà çàùèùåíà îò âëèÿíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ èçëó÷åíèé), çâóêîâàÿ
âîëíà òåðÿåò èíòåíñèâíîñòü áîëüøå, ÷åì ïðè ïðîõîæäåíèè îñâåùåííîé
âîäû. Ðàññ÷èòàííûé ïî ôîðìóëå (1) êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ çâóêà äëÿ
çàòåìíåííûõ îáðàçöîâ âîäû îêàçûâàåòñÿ áîëüøå, ÷åì äëÿ îñâåùåííûõ
îáðàçöîâ (ðèñ. 3).
Ðîëü ôàêòîðà îñâåùåíèå/çàòåìíåíèå îáðàçöà â áîëüøåé ñòåïåíè ïðî-
ÿâëÿåòñÿ äëÿ áîëåå ÷èñòîé âîäû. Êàê âèäíî èç òàáë. 2, â áèäèñòèëëèðî-
âàííîé âîäå èçìåíåíèå âåëè÷èíû α áîëüøå, ÷åì â äèñòèëëèðîâàííîé, à
íà ïîãëîùåíèå çâóêà âîäîïðîâîäíîé âîäîé èçìåíåíèå ðåæèìà îñâåùå-
íèÿ ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿåò.  óêàçàííîé òàáëèöå ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû
èçìåðåíèÿ ïîãëîùåíèÿ çâóêà ÷àñòîòîé 1 êÃö, èíòåíñèâíîñòüþ 2.10–15 Âò/ñì2
120 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹ 2
ïðè 20°Ñ. Óâåëè÷åíèå èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà èçëó÷àòåëÿ (â äàííûõ îïû-
òàõ â 15 ðàç) ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ ýôôåêòà çàòåìíåíèÿ è óìåíüøå-
íèþ ïîãëîùåíèÿ çâóêà âîäîé (òàáë. 2).
0 1 2 3
20
40
60
80
100
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1
2
3
4
-
l , ñì
α, ñì-1 Y, cì
Ðèñ.3.Çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû ñèãíàëà Y (1, 2) è êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ
α (3, 4) îò ðàññòîÿíèÿ ìåæäó èçëó÷àòåëåì è ïðèåìíèêîì â äèñòèëëè-
ðîâàííîé âîäå: 1, 3 – îáðàçåö íàõîäèëñÿ â òåìíîòå â òå÷åíèå 18 ÷àñ; 2, 4 –
îáðàçåö íàõîäèëñÿ íà ñâåòó â òå÷åíèå 4 ÷. I = 2.10-15 Âò/ñì2, f =1 êÃö, Ò –
20°Ñ
Íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî
ìàêðîñòðóêòóðà âîäû â óñëîâèÿõ ìèíèìóìà âíåøíèõ âîçäåéñòâèé (â äàí-
íîì ñëó÷àå âîäà çàùèùåíà îò ñâåòîâîãî èçëó÷åíèÿ, øóìîâ çâóêîâîãî èç-
ëó÷åíèÿ, è çàùèùåíà ìåòàëëè÷åñêèì ýêðàíîì îò âîçäåéñòâèÿ íèçêî÷àñ-
òîòíûõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ èçëó÷åíèé) ïîñòåïåííî (â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ
÷àñîâ) ïåðåñòðàèâàåòñÿ, è ïîòåðè ýíåðãèè ïðè ïðîõîæäåíèè çâóêà ñòàíî-
âÿòñÿ áîëüøå. Òàê êàê ñðåäíÿÿ ïî îáúåìó ïëîòíîñòü îáðàçöà â èçìåðè-
òåëüíîé ÿ÷åéêå íå èçìåíÿåòñÿ, òî ýôôåêò ìîæåò áûòü îáúÿñíåí óâåëè-
÷åíèåì âÿçêîñòè æèäêîñòè. Âñëåäñòâèå îáðàçîâàíèÿ ìàëûõ êëàñòåðîâ
óìåíüøàåòñÿ êîëè÷åñòâî íåñâÿçàííûõ ìîëåêóë âîäû, ÷òî çàòðóäíÿåò óâå-
ëè÷åíèå âÿçêîñòè è, ñîãëàñíî (2), ïðîõîæäåíèå çâóêîâûõ âîëí.
Äëÿ ïîíèìàíèÿ èçìåíåíèÿ âåëè÷èíû α â çàâèñèìîñòè îò ðåæèìà îñ-
âåùåíèÿ íåîáõîäèìî ó÷åñòü ñëåäóþùåå. Èçâåñòíî [12], ÷òî ïî ñâîåé ñæè-
ìàåìîñòè æèäêîñòè ïðè ìàëûõ ìåõàíè÷åñêèõ âîçäåéñòâèÿõ ïðèáëèæà-
þòñÿ ê òâåðäûì òåëàì. Ýòî îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî íå óñïåâàþò ïðîèñõîäèòü
ðåàêöèè, ñïîñîáñòâóþùèå ïåðåðàñïðåäåëåíèþ ìîëåêóë ïîä âëèÿíèåì
âíåøíåãî âîçäåéñòâèÿ. Ìîëåêóëû, êàê è â òâåðäûõ òåëàõ, ïðè ìàëûõ àì-
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹ 2 121
ïëèòóäàõ êîëåáàíèé ïî÷òè íå èçìåíÿþò ñâîåãî ïîëîæåíèÿ. Ýíåðãèÿ çâó-
êà ïðè ýòîì ìàêñèìàëüíî ïîãëîùàåòñÿ (2) çà ñ÷åò ïðåâàëèðóþùåé ñèëû
âíóòðåííåãî òðåíèÿ (ò.å. îáúåìíîé àêóñòè÷åñêîé âÿçêîñòè ηV), âêëàä êî-
òîðîé âîçðàñòàåò ïî îòíîøåíèþ ê ñèëå çâóêîâîé âîëíû ïðè óìåíüøåíèè
èíòåíñèâíîñòè çâóêà. Ïîýòîìó α îêàçûâàþòñÿ âûñîêèìè è âîçðàñòàþò
ïðè îòñóòñòâèè îñâåùåíèÿ çà ñ÷åò îáðàçîâàíèÿ êëàñòåðíûõ ñòðóêòóð,
óâåëè÷èâàþùèõ âÿçêîñòü âîäû. Ñðàâíèâàÿ ðåçóëüòàòû, ïðèâåäåííûå íà
ðèñ. 1 è 2, ìîæíî ñäåëàòü òàêæå âûâîä î òîì, ÷òî çâóê, äàæå ìàëîé ìîù-
íîñòè, îêàçûâàåò íåêîòîðîå âëèÿíèå íà ìàêðîñòðóêòóðó âîäû, õîòÿ è íå
òàêîå ñèëüíîå, êàê ñâåòîâîå èçëó÷åíèå.
Èç äàííûõ òàáë. 2 ñëåäóåò, ÷òî, âî-ïåðâûõ, âîäîïðîâîäíàÿ âîäà èìå-
åò áîëåå âûñîêèé êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ ñëàáûõ çâóêîâ, ÷åì äèñòèë-
ëèðîâàííàÿ. Âî-âòîðûõ, ôàêòîð çàòåìíåíèå/ýêñïîçèöèÿ íà âîäîïðîâîä-
íóþ âîäó âëèÿåò çíà÷èòåëüíî ñëàáåå. Îáà ýòè ýôôåêòà, ïî-âèäèìîìó,
ñâÿçàíû ñ òåì, ÷òî â âîäîïðîâîäíîé âîäå áîëåå âûñîêà êîíöåíòðàöèÿ
ïðèìåñåé èîíîâ ìåòàëëîâ è ìîëåêóëû âîäû â áîëüøåé ñòåïåíè ñâÿçàíû
â ãèäðàòíûå îáîëî÷êè èîíîâ, ÷åì â êëàñòåðû, òàê êàê ýíåðãèÿ ãèäðàòà-
öèè èîíîâ çíà÷èòåëüíî âûøå ýíåðãèè Í-ñâÿçåé âîäû. Íà âëèÿíèå èîíîâ
óêàçûâàåò òàêæå áîëåå âûñîêèé êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ ñëàáûõ çâó-
êîâ áèäèñòèëëèðîâàííîé âîäîé ïî ñðàâíåíèþ ñ äèñòèëëÿòîì (äëÿ îáðàç-
öîâ, íå ïîäâåðãíóòûõ ýêñïîçèöèè). Ïîýòîìó ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî
åñëè âîäà íå ïîäâåðãíóòà àêòèâèðóþùåìó âëèÿíèþ ñâåòà, òî êëàñòåðî-
îáðàçîâàíèå (èëè, âîîáùå, ñòðóêòóðèðîâàíèå, åñëè ó÷èòûâàòü äðóãèå
ìîäåëè) ïðîòåêàåò áîëåå ñèëüíî ïðè îòñóòñòâèè èîíîâ, êîòîðûå ïåðå-
ñòðàèâàþò ñòðóêòóðó âîäû â ñòðóêòóðó ãèäðàòíûõ îáîëî÷åê.
Âñëåäñòâèå ÷àñòè÷íîãî ðàçðóøåíèÿ ìàëûõ êëàñòåðîâ ïðè ïåðåõîäå
âîäû èç óñëîâèé çàòåìíåíèÿ ê ýêñïîçèöèè ñâåòîì, ïî-âèäèìîìó, íà ñâåòó
âîäà èìååò áîëåå ðûõëóþ ñòðóêòóðó, ò. å. ñòðóêòóðó, õàðàêòåðíóþ äëÿ áî-
ëåå âûñîêîé òåìïåðàòóðû. Ïî àíàëîãèè ñ ïðåäñòàâëåíèÿìè î âëèÿíèè
èîíîâ íà ñòðóêòóðíóþ òåìïåðàòóðó âîäû [13], ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî
ñòðóêòóðíàÿ òåìïåðàòóðà âîäû â óñëîâèÿõ ýêñïîçèöèè ñâåòîì íèæå, ÷åì
â òåìíîòå. Ýòî çíà÷èò, ÷òî, íàïðèìåð, ïðè 20°Ñ âîäà â òåìíîòå îáëàäàåò
ñòðóêòóðîé, êîòîðóþ îíà íà ñâåòó èìååò ïðè áîëåå íèçêîé òåìïåðàòóðå.
Êîíå÷íî, ýôôåêò èçìåíåíèÿ ñòðóêòóðíîé òåìïåðàòóðû îò îáðàçîâàíèÿ
êëàñòåðîâ âîäû çíà÷èòåëüíî ìåíüøå, ÷åì îò îáðàçîâàíèÿ ãèäðàòíûõ îáî-
ëî÷åê èîíîâ, òàê êàê ýíåðãèÿ ïîëÿðèçóþùåãî äåéñòâèÿ èîíîâ, ñóäÿ ïî
òåïëîâûì ýôôåêòàì â ðàñòâîðàõ, çíà÷èòåëüíî áîëüøå, ÷åì êëàñòåðîâ.
Ïðè îäíîâðåìåííîì äåéñòâèè çàòåìíåíèÿ îáðàçöà âîäû è îìàãíè÷è-
âàíèÿ â òå÷åíèå 18 ÷ ïîëåì ñ èíäóêöèåé ~ 80 ìÒë íàáëþäàåòñÿ íåêîòîðîå
óâåëè÷åíèå ïîãëîùåíèÿ çâóêîâîãî ñèãíàëà (òàáë. 2), êîòîðîå çàòåì, ïîñ-
ëå ñíÿòèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ è ýêñïîçèöèè ñâåòîì, óìåíüøàåòñÿ äî çíà÷å-
122 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹ 2
íèÿ, õàðàêòåðíîãî äëÿ äèñòèëëèðîâàííîé âîäû â óñëîâèÿõ îñâåùåíèÿ.
Ñëåäîâàòåëüíî, ïîñòîÿííîå ìàãíèòíîå ïîëå ïðè äëèòåëüíîì âîçäåéñòâèè
ñïîñîáñòâóåò óâåëè÷åíèþ âÿçêîñòè çàòåìíåííîé âîäû. Ïî-âèäèìîìó, â
ìàãíèòíîì ïîëå êëàñòåðîîáðàçîâàíèþ ñïîñîáñòâóåò ìåäëåííî ïðîòåêà-
þùàÿ ìèãðàöèîííàÿ ïîëÿðèçàöèÿ [14].
 ïîëÿðèçàöèè ó÷àñòâóþò çàðÿæåííûå êëàñòåðû, ò.å. äèïîëüíûå ìî-
ëåêóëÿðíûå ÷àñòèöû, íåñóùèå ýëåêòðè÷åñêèå çàðÿäû, â ðåçóëüòàòå íå-
ïîëíîé ñòåõèîìåòðè÷åñêîé êîìïåíñàöèè èõ ïðè îáðàçîâàíèè êëàñòåðà.
Íåïîëíàÿ êîìïåíñàöèÿ çàðÿäîâ ìîëåêóë âîäû ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå
äåôîðìèðîâàíèÿ ìîëåêóë èëè âñëåäñòâèå íåðàâíîöåííîñòè ñîñòîÿíèÿ
ìîëåêóë âíóòðè è íà ïîâåðõíîñòè êëàñòåðà âîäû àíàëîãè÷íî äðóãèì ñòðóê-
òóðàì. Îáðàçîâàíèå ïîâåðõíîñòíîãî çàðÿäà ó êëàñòåðà íåèçáåæíî âûçû-
âàåò åãî ïîëÿðèçàöèþ ïîä âîçäåéñòâèåì âíåøíèõ ïîëåé.
Êëàñòåð ìîæíî ìîäåëèðîâàòü êàê äèñïåðñíóþ ÷àñòèöó ñ äâîéíûì ýëåê-
òðè÷åñêèì ñëîåì, îáåñïå÷èâàþùèì ñèëû îòòàëêèâàíèÿ ñîñåäíèõ êëàñòå-
ðîâ.  ýòîì ñëó÷àå âîäó ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ñóñïåíçèþ êëàñòåðîâ,
ïðè÷åì êîíöåíòðàöèÿ äèñïåðñíîé ôàçû (ò.å. êëàñòåðîâ) â òàêîé ñóñïåíçèè
çàâèñèò îò âíåøíèõ óñëîâèé (òåìïåðàòóðà, íàëè÷èå ïðèìåñåé è äð.). Âíåø-
íåå ýëåêòðè÷åñêîå èëè ìàãíèòíîå ïîëå ïîëÿðèçóåò êëàñòåðû ïîäîáíî ÷àñ-
òèöàì äèñïåðñíîé ôàçû. Òàêèå âîçìîæíîñòè êëàñòåðíîé ìîäåëè ïî ñðàâ-
íåíèþ ñ êîíòèíóàëüíîé ìû ñ÷èòàåì ïðåèìóùåñòâîì. Êîíòèíóàëüíàÿ
ìîäåëü ñòðóêòóðèðîâàíèÿ âîäû, ïî-âèäèìîìó, áîëåå ïðèãîäíà äëÿ íèçêèõ
òåìïåðàòóð, â ÷àñòíîñòè â óñëîâèÿõ ïåðåîõëàæäåíèÿ âîäû [15].
Èç ðåçóëüòàòîâ îïûòîâ ñëåäóåò, ÷òî äàæå ñëàáîå ïîñòîÿííîå ìàãíèò-
íîå ïîëå ïðè äëèòåëüíîì âîçäåéñòâèè ñïîñîáíî îêàçûâàòü âëèÿ-íèå íà
ñòðóêòóðó äèñòèëëèðîâàííîé âîäû, êîòîðàÿ íå ïîäâåðæåíà âëèÿíèþ èçëó-
÷åíèé. Äëÿ âîäû, íàõîäÿùåéñÿ íà ñâåòó, êàê ïîêàçàëè îïûòû, îáðàáîòêà
ìàãíèòíûì ïîëåì â òå÷åíèå 3 ñóò íå ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ âåëè÷èíû α.
Ïðîèçîøåäøåå ïîä äåéñòâèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ â çàòåìíåííîì îáðàçöå
âîäû èçìåíåíèå ñòðóêòóðû ïîñëå ñíÿòèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïîñòåïåííî èñ-
÷åçàåò, è ñòðóêòóðà âîäû ïðèîáðåòàåò ïåðâîíà÷àëüíîå ñîñòîÿíèå. Êðàòêîå
âîçäåéñòâèå íà âîäó óëüòðàçâóêîâîé îáðàáîòêîé (f = 22 êÃö, I = 0,1 Âò/ñì2,
τ – 0,5 ìèí) óñêîðÿåò ïðîöåññ óìåíüøåíèÿ α äî âåëè÷èíû, õàðàêòåðíîé
äëÿ îñâåùåííîãî îáðàçöà âîäû. Ýòî òàêæå ïîäòâåðæäàåò ôàêò, ÷òî ïðè âîç-
äåéñòâèè ñâåòà ïðîèñõîäèò óìåíüøåíèå âÿçêîñòè îáðàçöà âîäû çà ñ÷åò ðàç-
ðóøåíèÿ êëàñòåðíîé ñòðóêòóðû; óëüòðàçâóêîâàÿ îáðàáîòêà óñêîðÿåò ïðî-
öåññ ðàçðóøåíèÿ âòîðè÷íûõ ñòðóêòóð.
Òàêèì îáðàçîì, áëàãîäàðÿ î÷åíü ñëàáîìó âîçìóùàþùåìó äåéñòâèþ
äàííîãî ìåòîäà èññëåäîâàíèÿ íà âîäó çàôèêñèðîâàíû âåëè÷èíû α, ñâè-
äåòåëüñòâóþùèå îá èçìåíåíèÿõ âÿçêîñòè, îáóñëîâëåííûõ ïåðåñòðîéêîé
êëàñòåðíîé ñòðóêòóðû ïîä âëèÿíèåì ðàçëè÷íîé îñâåùåííîñòè îáðàçöà.
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹ 2 123
Íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî
îñíîâíûì ñîñòîÿíèåì ñòðóêòóðû âîäû ñëåäóåò ñ÷èòàòü ñîñòîÿíèå, êîòî-
ðîå îíà èìååò, íàõîäÿñü çàùèùåííîé îò ñâåòà, âèáðàöèé, ðàçëè÷íûõ ýëåê-
òðîìàãíèòíûõ èçëó÷åíèé è â îòñóòñòâèå ðàñòâîðåííûõ âåùåñòâ. Â
ýòîì ñëó÷àå â âîäå âûïîëíÿåòñÿ èñòèííîå ðàâíîâåñèå ìåæäó êëàñòåðíû-
ìè ñòðóêòóðàìè è íå ñâÿçàííûìè ìîëåêóëàìè âîäû. Îñâåùåíèå èëè èíîå
âîçäåéñòâèå ïðèâîäèò ê ïîñòåïåííîìó ðàçðóøåíèþ êëàñòåðîâ è ïåðåõî-
äó âîäû èç îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ â äðóãèå, õàðàêòåðíûå äëÿ äàííîãî âîç-
äåéñòâèÿ.
Ðåçþìå. Ïîãëèíàííÿ çâóêó ÷àñòîòîþ 1 êÃö ³íòåíñèâí³ñòþ 10–15 –
10–14 Âò/ñì2 âèâ÷åíî ó äèñòèëüîâàí³é âîä³ çà ð³çíèõ óìîâ îñâ³òëåííÿ
çðàçê³â, îáðîáêè ìàãí³òíèì ïîëåì ³ óëüòðàçâóêîì. Âñòàíîâëåíà ð³çíèöÿ
ïîãëèíàííÿ ñèãíàë³â äëÿ âîäè ó ð³çíèõ óìîâàõ ïîÿñíþºòüñÿ çì³íîþ â’ÿç-
êîñò³ âíàñë³äîê çì³íè ñòðóêòóðíîãî ñòàíó âîäè, çîêðåìà, ðóéíóâàííÿ àáî
óòâîðåííÿ êëàñòåð³â.
V.V. Goncharuk, V.V. Malyarenko
THE STUDY OF SOUND ABSORPTION IN WATER
Summary
The sound absorption of frequency 1 kHz, intensity 10–15 – 10–14 W/sm2
was studies in distil water at various conditions of a lighting, the treatment of
a magnetic field and ultrasonic. The fine distinction of sound absorption for
water in different conditions is explained viscosity changes from reversal of
water structure form, in particular, destruction or formation of a clusters.
1. Liu K., Cruzan J. K., Saykally R.J. // Science. – 1996. – N 5. – P. 929 – 993.
2. Neilson G.W., Mason P.E., Ramos S., Sullivan D. // Philos. Trans. R. Soc.
Lond. Ser. A-Math. Phys. Eng. Sci. – 2001. – 359, N 8. – P. 1575 – 1591.
3. Symons M.C.R. // Ibid. – 2001. – 359, N6. – P. 1631 – 1646.
4. Ñìèðíîâ À.Í., Ëàïøèí Â.Á., Áàëûøåâ À.Á. è äð. //Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ
âîäû. – 2005.– 27, ¹ 2.– Ñ. 111 – 137.
5. Ãîðäîí À., Ôîðä Ð. Ñïóòíèê õèìèêà. – Ì.: Ìèð, 1976. – 542 ñ.
6. Shen Y.C., Zhang S.Y., Liu T.Z.et al. // Prog. Nat. Sci.– 2001. – 11, N5. – P. 228 –
232.
124 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹ 2
7. Ôèçè÷åñêàÿ àêóñòèêà:  2-õ ò. / Ïîä ðåä. Ó. Ìýçîíà: – Ì.: Ìèð, 1966. – Ò.1. –
240 ñ.
8. Ðîçåíáåðã Ë.Ä. Ìîùíûå óëüòðàçâóêîâûå ïîëÿ.– Ì.: Íàóêà, 1968.– 268 ñ.
9. Ôðåíêåëü ß.È. Êèíåòè÷åñêàÿ òåîðèÿ æèäêîñòåé. – Ë.: Íàóêà, 1975. – 592 ñ.
10. Çàöåïèíà Ã.Í. Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà è ñòðóêòóðà âîäû. – Ì.: Èçä-âî Ìîñê.
óí-òà, 1998. – 184 ñ.
11. Êàïóñòèí À.Ï. Ýëåêòðîîïòè÷åñêèå è àêóñòè÷åñêèå ñâîéñòâà æèäêèõ
êðèñòàëëîâ.– Ì.: Íàóêà, 1973. – 232 ñ.
12. Øàõïàðîíîâ Ì.È. Ìåõàíèçìû áûñòðûõ ïðîöåññîâ â æèäêîñòÿõ.– Ì:
Âûñø. øê., 1980. – 352 ñ.
13. Ìèùåíêî Ê.Ï., Ïîëòîðàöêèé Ã.Ì. Òåðìîäèíàìèêà è ñòðîåíèå âîäíûõ è
íåâîäíûõ ðàñòâîðîâ ýëåêòðîëèòîâ.– Ë.: Õèìèÿ, 1978. – 328 ñ.
14. Ãîí÷àðóê Â.Â., Ìàëÿðåíêî Â.Â. // Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû. – 2001. – 23,
¹ 4.– Ñ. 343 – 347.
15. Qu K.Y., Jiang Y. // Acta Phys. Sin.– 2000. – 49, N 11. – P. 2214 – 2219.
Èí-ò êîëëîèä. õèìèè
è õèìèè âîäû èì. À.Â. Äóìàíñêîãî
ÍÀÍ Óêðàèíû, ã. Êèåâ Ïîñòóïèëà 12.12.2004
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-5502 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:32:04Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гончарук, В.В. Маляренко, В.В. 2010-01-22T14:34:39Z 2010-01-22T14:34:39Z 2007 Исследование поглощения звука в воде / В.В. Гончарук, В.В. Маляренко // Химия и технология воды. — 2007. — Т. 29, № 2. — С. 113-124. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 0204-3556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5502 541.135; 546.212 Изучено поглощение звука частотой 1 кГц и интенсивностью 10^–15 – 10^–14 Вт/см2 в дистиллированной воде при различных условиях освещения образцов, обработки магнитным полем и ультразвуком. Установленное различие поглощения звуковых сигналов для воды в неодинаковых условиях объясняется изменением вязкости вследствие изменения структурного состояния воды, в частности разрушения или образования кластеров. Поглинання звуку частотою 1 кГц інтенсивністю 10^–15 – 10^–14 Вт/см2 вивчено у дистильованій воді за різних умов освітленнязразків, обробки магнітним полем і ультразвуком. Встановлена різниця поглинання сигналів для води у різних умовах пояснюється зміною в’язкості внаслідок зміни структурного стану води, зокрема, руйнування або утворення кластерів. The sound absorption of frequency 1 kHz, intensity 10^–15 – 10^–14 W/sm2 was studies in distil water at various conditions of a lighting, the treatment of a magnetic field and ultrasonic. The fine distinction of sound absorption for water in different conditions is explained viscosity changes from reversal of water structure form, in particular, destruction or formation of a clusters. ru Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України Физическая химия процессов обработки воды Исследование поглощения звука в воде The study of sound absorption in water Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование поглощения звука в воде Гончарук, В.В. Маляренко, В.В. Физическая химия процессов обработки воды |
| title | Исследование поглощения звука в воде |
| title_alt | The study of sound absorption in water |
| title_full | Исследование поглощения звука в воде |
| title_fullStr | Исследование поглощения звука в воде |
| title_full_unstemmed | Исследование поглощения звука в воде |
| title_short | Исследование поглощения звука в воде |
| title_sort | исследование поглощения звука в воде |
| topic | Физическая химия процессов обработки воды |
| topic_facet | Физическая химия процессов обработки воды |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5502 |
| work_keys_str_mv | AT gončarukvv issledovaniepogloŝeniâzvukavvode AT malârenkovv issledovaniepogloŝeniâzvukavvode AT gončarukvv thestudyofsoundabsorptioninwater AT malârenkovv thestudyofsoundabsorptioninwater |