ДОГАДКА ПО ФОРМУЛАМ

Задача 20. Вокруг медеплавильного завода, работающего по традиционной, веками отработанной технологии, обычно образуется мертвая зона: из-за выбросов сернистого газа высыхают леса, умирают озера. Газ образуется при окислении серы, которая выделяется при 500 - 600⁰С из руды в процессе ее предварительного нагрева (перед загрузкой в печь). Изобретенный в СССР новый способ - плавка в жидкой ванне (А.Ванюков, 1949 г.) - исключает загрязнение атмосферы и одновременно обращает вред в пользу: ведь окисление серы - это экзотермическая реакция, при которой выделяется столько тепла, что расплаву становится ненужным внешний нагрев, пока в него бросают руду. Процесс плавки получается непрерывным. Температура плавления руды 1200⁰С, а в ванне ее поддерживают немного выше -1300 SUP>0С. Но стенки герметичной ванны сделаны из меди, температура плавления которой, как известно, 1083 SUP>0С. Как защитить стенки от теплового разрушения и от истирания твердыми кусками руды? Старый способ защиты - облицовка стен огнеупорным материалом метровой толщины - не годился, потребовались бы частые остановки для ремонта. Как быть?

Сразу видно, что в задаче есть хорошо работающий веполь: ПТЕПЛ. нагревает В₁ (руду), В₂ (стенка ванны) держит расплав. Одно плохо: расплав вредно действует на стенку. Если бы удалось эту вредную связь (ненужное взаимодействие) устранить или нейтрализовать, все было бы прекрасно.
Разрушение веполей также подчиняется определенным правилам. Их всего четыре:
1. Если между двумя веществами в веполе возникают сопряженные - полезное и вредное - действия, причем непосредственное соприкосновение веществ сохранять не обязательно, то задачу решают введением между двумя веществами третьего вещества, "дарового" или достаточно дешевого:

Примеры:
а) зимой 1919 г., спасаясь от холода, студенты Московского авиатехникума соорудили прямо в аудитории, где слушали лекции Н.Е.Жуковского, печку. Но в суровые морозы печка не могла прогреть все помещение. Поэтому на нее поставили бак с водой - своего рода тепловой аккумулятор. Работать-то он работал, но только нещадно парил, мешал заниматься. Сырость оказалась хуже холода. Тогда Н.Е.Жуковский посоветовал налить поверх воды машинного масла. Простейшая хитрость удалась - вода не испарялась, долго сохраняла тепло:

б) в новом способе перевозки жидкостей в автоцистернах (без риска перевернуться на вираже) используют легкие шары (поплавки, мячи) - поверхность жидкости под ними остается неподвижной даже при скорости 60 км/ч (а.с. 833 462):

2. Если невозможно применить первое правило (когда использование посторонних веществ запрещено или нецелесообразно), то задачу решают введением между двумя веществами третьего вещества, являющегося видоизменением первого или второго
. Штрихом отмечено видоизмененное вещество.
Смысл этого эффективного способа разрушения веполя в том, что он позволяет устранить сильное противоречие: третье вещество надо вводить, чтобы нейтрализовать вредную связь, и нельзя вводить, чтобы в системе не было посторонних веществ.

Примеры:
При перекачке жидкости в трубопроводных системах (например, криогенных) иногда возникают аварийные ситуации: из-за внезапной остановки жидкости (например, при быстром перекрывании трубопровода) в трубопроводе резко повышается давление - гидравлический удар (волна повышенного давления), с высокой скоростью распространяясь по трубопроводу, сметает все на своем пути. Не помогают ни предохранительные клапаны, ни защитные устройства. Замечено, например, что газированная жидкость полностью поглощает энергию удара. Но гасить гидравлический удар нужно мгновенно, насытить жидкость газом не успеешь, а заранее вводить газ нельзя. Как быть?
По а.с. 1 078 178 предложено использовать известный физический эффект - кавитацию, при которой из жидкости выделяется растворенный газ (а он есть абсолютно во всех жидкостях, но находится в истинно растворенном состоянии); кавитацию возбуждают с помощью ультразвука (процесс похож на момент закипания воды); третье вещество (газированную жидкость) не вводят, оно мгновенно получается из самой жидкости, а при выключении ультразвука оно также мгновенно исчезает (газ снова переходит в раствор). Запишем формулу решения:

Точно такая же формула решения и у задачи "Нужна "мягкая вода". (с.28); здесь гравитационное поле (ПГРАВИТ.) действует на спортсмена (В1), который выполняет упражнения (в этом смысле он "обрабатывает" воду), но при неудачном прыжке вода (В2) плохо действует на него - спортсмен может удариться о воду спиной или животом. Третье вещество получают, насыщая воду пузырьками воздуха: тренер нажимает педаль и сжатый воздух из баллона выходит через перфорированные трубы (на дне бассейна) навстречу падающему спортсмену (а.с. 1 127 604, 1 229 293).
Формула решения задачи 20 отличается от этой только обратным направлением стрелок между веществами: тепловое поле (ПТЕПЛ.) расплавляет руду (В1), стенки (В2) держат расплав, но расплав плохо действует на стенки. Третье вещество создают из расплава, охлаждая стенки водой, "намороженный" твердый слой (гарнисаж) защищает стенки и сам обновляется по мере истиранив.