Vòi phun nước sa mạc

54

Chúng tôi tiếp tục xuất bản các đoạn trích từ cuốn sách “Những phát minh của Daedalus” của D. Jones. Người đọc sẽ tìm thấy một câu chuyện ngắn về cuốn sách và mô tả về một trong những phát minh trên số Tsiv «Kvant» (trong phần thay thế “Cứu lấy khuôn mặt”).

vòi phun nước
vì lợi ích của nó

Daedalus đề xuất một phương pháp mới để tách hơi nước khỏi không khí trên sa mạc, dựa trên thực tế là axit sulfuric hoặc xi-rô ngô, để trong thùng mở, sẽ tích cực hấp thụ độ ẩm từ không khí. Nói chung, bất kỳ dung dịch nào có áp suất hơi bão hòa thấp hơn áp suất hơi nước trong không khí xung quanh đều phải hấp thụ độ ẩm từ không khí. Nhưng làm thế nào để tách độ ẩm này ra khỏi dung dịch? Điều tự nhiên nhất là sử dụng “thẩm thấu ngược” cho việc này, tức là chỉ cần “ép” nước từ dung dịch qua MEMbrane bán thấm*). Daedalus bắt đầu phát triển máy ép nước

dành cho những người du lịch trên sa mạc, cho phép bạn “ép” nước ra khỏi axit sulfuric thông qua MEMbrane bán thấm và sau khi loại bỏ áp suất bên ngoài, axit sulfuric lại ép hơi ẩm ra khỏi không khí. Nhưng sau đó Daedalus nảy ra ý tưởng rằng áp suất tăng trưởng thủy điện có thể đóng vai trò là lực ép. Một cột axit sulfuric cao sẽ liên tục thu thập độ ẩm từ không khí ở phần trên của nó, do sự khuếch tán, nước được phân bố đều khắp toàn bộ cột và ở phần dưới dưới tác động của sự phát triển thủy điện áp suất rất lớn của nước thông qua MEMbrane bán thấm. Tuy nhiên, Daedalus không phải lúc nào cũng thích loay hoay với axit sulfuric - may mắn thay, nhờ trọng lượng phân tử không tốt cho sức khỏe, xi-rô ngô thậm chí còn phù hợp hơn cho những mục đích này. Nếu cần một cột axit sulfuric cao 2,4 km để tách độ ẩm khỏi không khí có độ ẩm tương đối 20%, thì trong cùng điều kiện, cột xi-rô ngô chỉ nên cao (!) 720 m. Trong số các chất lỏng có thể trộn với nước, axit polytylene lỏng dường như có trọng lượng phân tử thuận tiện nhất; Chiều cao của cột chất lỏng này cần thiết cho mục đích của chúng tôi chỉ là 50 m. Năng lượng cần thiết để tách chất lỏng cuối cùng được cung cấp bởi chính các phân tử nước, giảm dần xuống dưới, do đó toàn bộ quá trình diễn ra liên tục và không cần sự can thiệp của con người. Cuối cùng được lắp đặt cùng với một cột cao chứa đầy xi-rô ngô hoặc axit polytylene, gắn vào giàn khoan

*) Sự xuất hiện của các màng cho phép nước đi qua một cách có chọn lọc thực chất có khả năng “ép” nước ra khỏi dung dịch. Tuy nhiên, để làm sạch hoàn toàn nước, cần phải đưa dung dịch qua MEM nhiều lần. (Hơn nữa, biên tập.)

55

tháp hoặc cột lặp lại - nói chung, đối với cấu trúc đó, công trình đã đưa bạn vào vùng hoang dã. Một phiên bản thiết kế dễ vận chuyển hơn, được giữ ở vị trí thẳng đứng bằng dây thừng hoặc bộ điều chỉnh azrostat, cũng có thể được sử dụng bởi những người du mục nghèo; đồng thời xi-rô ngô (và có thể cả oxit polystylene) sẽ có ích làm thực phẩm NS. Đúng vậy, nỗ lực bao vây vùng đất hoang bằng cách xây dựng cả một rừng vòi phun nước sẽ tốn kém quá nhiều.

Từ sổ tay của Daedalus

Giả sử chất hòa tan chứa $N$ mol nước có khối lượng mol $M$ (tổng khối lượng $NM$) và $n$ mol chất hòa tan có khối lượng mol $u$ (tổng khối lượng

khối lượng $n\mu$). Khối lượng của raster trong trường hợp này bằng $M=NM+n\mu$ và thể tích của nó là $V=M/\rho$, trong đó $\rho$ là mật độ của raster.

Áp suất thẩm thấu, dưới tác dụng của dung dịch hấp thụ nước sạch, nằm ở phía bên kia của màng bán thấm, bằng

$$p_{\text{oc}}=nRT/V=nRT\rho/M.*$$

Nếu đổ dung dịch vào bình có độ cao $h$ thì áp suất thủy tĩnh ở đáy bình bằng $\rho gh$. Để nước tinh khiết bị đẩy ra khỏi dung dịch qua màng bán thấm, áp suất thủy tĩnh phải vượt quá áp suất thẩm thấu:

$$\rho gh>nRT\rho/M,$$

$$h>nRT/gM=\frac{RT}{g}\frac{n}{(NM+n\mu)}$$

(Cuối cùng xem trang 62)

*) Chú ý công thức tương tự với định luật phổ quát về khí của Mendeleev - Clapeyron.