Твердая газировка

Леденец-новинка содержит сжатый углекислый газ в микропузырьках, заключенных внутри кристаллов сахара, и восхитительно потрескивает во рту, по мере того как при растворении сахара высвобождается газ[2]. Дедал усматривает в этом далеко идущие возможности. Он указывает, что в очень маленьких пузырьках газ содержится под огромным давлением. Таким образом, вспенивая жидкость и затем вызывая ее затвердевание при повышенном давлении, можно получать твердые материалы с большим запасом внутренней энергии. Пено-мыло КОШМАР энергично массирует влажную кожу благодаря тысячам крохотных взрывов газовых пузырьков. Этот процесс сопровождается характерным шипением, тональность которого можно заранее отрегулировать, подобрав надлежащий размер пузырьков. На этом же принципе основан ультразвуковой стиральный порошок, который поможет навсегда покончить со стиральными машинами, и зубная паста, не только прекрасно очищающая зубы, но и массирующая десны. Дедал также проводит опыты по насыщению кислородом мятного печенья (этот продукт предназначен для подводников: он избавит их от необходимости дышать, поскольку содержащийся в печенье кислород станет усваиваться непосредственно в пищеварительном тракте). К несчастью, образец печенья, содержащий ровно столько кислорода, сколько необходимо для его усвоения организмом, оказался взрывоопасным. Съедобный динамит мог бы заинтересовать геологов и полярных исследователей; начаты также работы по созданию не столь аппетитных пено-кислородных взрывчатых веществ.

Другой отдел фирмы КОШМАР занимается разработкой вспененных под давлением поролонов для мягкой мебели. Зная, сколь опасны продукты сгорания пенополиуретана, Дедал насыщает поры нового пеноматериала газами, используемыми в современных огнетушителях.

Как только во время пожара диван начнет плавиться, миллионы газовых пузырьков разорвутся — огонь погаснет, а сопровождающий это ужасный треск послужит сигналом тревоги. Более того, в доме, обставленном подобной мебелью, пожар вовсе не сможет возникнуть, так как горящая спичка или окурок погаснут, едва начав прожигать дыру в обивке.

New Scientist, September 14, 1978

При атмосферном давлении растворимость газов в жидкостях колеблется в пределах 0,005–0,1% по весу. Поскольку растворимость примерно пропорциональна давлению газа, при давлении в 500 атм весовой процент растворенного газа достигнет 2,5–50%. Дополнительное количество газа может быть введено в жидкость в виде микропузырьков. Давление внутри пузырька превышает внешнее давление на величину 2γ/r, где γ — поверхностное натяжение жидкости, а r — радиус пузырька. Коэффициент поверхностного натяжения жидкости можно принять равным γ=0,05 Н/м, тогда в пузырьке диаметром 10^-8 м (r=5×10^-9 м) газ находится под давлением p=2×0,05/(5×10^-9) = 2×10^-7 Н/м² = 200 атм.

Наиболее удобный способ создания в жидкости пузырьков такого размера состоит, по-видимому, в насыщении ее пузырьками большей величины и в последующем повышении внешнего давления. Как бы то ни было, путем одновременного растворения газа в жидкости и насыщения ее пузырьками можно ввести в жидкость такое количество газа, которое будет, возможно, даже превосходить по весу количество растворителя. После этого жидкость подвергают затвердеванию. Очевидными кандидатами на роль растворителя можно считать расплавленные пластмассы и растопленный сахар, особенно если удастся подобрать добавки, обладающие повышенной растворяющей способностью по отношению к выбранному газу; требуемое давление составляет несколько сот атмосфер. Заметим кстати, что сахар горюч: C₁₂H₂₂O₁₁ (342 г) = 12 CO₂ + 11 H₂O; так что сахар, содержащий 36% (по массе) растворенного кислорода, может быть полностью усвоен организмом или сожжен без дополнительной затраты окислителя.

Комментарий Дедала

Конфета, о которой идет речь, называется «Звездная пыль» и выпускается фирмой «Дженерал фудз». При ее изготовлении (Chemical Technology, July 1978, p. 446) углекислый газ под давлением 40 атм растворяется в подогретом сахарном сиропе, после чего сироп затвердевает. Полученная карамель содержит примерно 2 см³/г углекислого газа в виде примесей в кристаллической решетке и 4 см³/г в виде микропузырьков; именно микропузырьки создают эффект «шипучки».

Любопытна история изготовления этого продукта (The Economist, May 26, 1979, p. 114), которая восходит к началу 60-х годов. Первоначальная — и весьма остроумная — идея заключалась в создании твердого концентрата газированных напитков. Попытка, однако, не увенчалась успехом: либо в сахаре не удалось растворить достаточное количество углекислоты, либо углекислота сразу «выбулькивала» из жидкости, в которой при изготовлении напитка растворяли сахар. Тем не менее сам концентрат, растворяясь во рту, обладал свойствами газировки, поэтому в 1962 г. компания «Дженерал фудз» запатентовала его и в последующие годы пыталась продать лицензию другим кондитерским фирмам. Но высокая цена отпугивала потенциальных покупателей, и только в 1978 г., когда срок действия патента истекал, фирма решила сама выпустить «Звездную пыль».

Вполне реально также и взрывчатое вещество, в котором чистый кислород перемешан с горючим материалом. При строительстве Симплонского тоннеля взрывчатку получали при погружении палочек древесного угля в жидкий кислород (оксиликвит). В этом случае, однако, высокая концентрация кислорода достигалась путем понижения температуры, а не за счет повышения давления.

Примечания:

2

Интересно, что появление газовых включений в твердом теле подсказано природой. Газовые включения (окклюзии) часто наблюдаются в кварце или янтаре (см. [1]). — Прим. ред.