stringtranslate.com

Штормовое масло

Диаграмма, показывающая, как слой масла увеличивает поверхностное натяжение и сглаживает волны.

Штормовое масло описывается как почти нерастворимое в воде масло, действующее как поверхностно-активное вещество , и с древних времен оно использовалось для сглаживания океанских волн. [1] [2] Исторически он использовался для облегчения спасательных операций на море и повышения безопасности судоходства, включая выливание нефти на поверхность океана для уменьшения интенсивности волн. [3] [4] Практически несмешиваемая разлитая нефть действует как поверхностно-активное вещество, накапливаясь на поверхности, а когда волны локально растягиваются или сжимаются, это приводит к градиенту концентрации, вызывающему тангенциальные силы сдвига, ведущие к дополнительному рассеиванию и затуханию. [5] [1] Позже эти явления были открыты и научно исследованы такими фигурами, как Бенджамин Франклин , лорд Рэлей и Агнес Поккельс , что коллективно углубило научные знания о поверхностном натяжении и динамике волн. [1] [4]

Описание

Для их перевозки до конца 20 века требовались пароходы и спасательные шлюпки из многих стран. [6] [7] Руководство по обучению морской службы США включило штормовое масло в список общего оборудования на борту спасательных шлюпок, [8] в то время как Закон о торговом мореплавании 1894 года ( 57 и 58 Победа ок. 60) предписывал использовать его для британских судов до тех пор, пока 1998. [6] [7] Часто растительное масло или рыбий жир использовались как дешевая форма масла. [6]

Нефть оказывает демпфирующее действие на воду, которая поглощает часть энергии волн. [6] [9] Он также быстро образует тонкий слой на большой площади поверхности воды в результате процесса депротонирования . Это предотвращает распространение ветра по воде; таким образом, волны не могут формироваться так легко. [10]

История

Эту практику можно проследить еще в 350 г. до н. э. у Аристотеля и до начала I века у Плиния Старшего . Аристотель описал, как масло намазывают глаза дайверов с намерением «успокоить поверхность и позволить лучам света достичь их». Предполагается, что китобойные суда, находясь в сильном волнении, развешивают жир вокруг корпуса, чтобы успокоить океан. [11] Бенджамин Франклин, как известно, исследовал успокаивающие свойства нефти на волнах во время своих визитов в Англию в 1757 году для переговоров по вопросам налогообложения, [1] демонстрируя эффект на таких озерах, как Дервентуотер . Сообщения между Франклином и Уильямом Браунриггом показывают, что Франклин впервые столкнулся с этим явлением на борту корабля в 1757 году и исследовал его несколько лет спустя вместе с Браунриггом и сэром Джоном Принглом . [12] Это привело к обсуждению этой темы в Королевском обществе 2 июня 1774 года. Франклин также был первым, кто провел контролируемый эксперимент на различных прудах и озерах в Англии, и первым опубликовал результаты в виде научной публикации. [13] [1] Последующие исследователи включали Стратта , [14] лорда Рэлея . [1] Параллельно Агнес Покельс , работая на своей кухне в Брансуике, Германия, экспериментировала со свойствами монослоев масла на воде, измеряя толщину слоев масла на воде примерно 1,3 нанометра. [15] Ее работа по изучению штормовой нефти с помощью техники баланса поверхностной пленки позже повлияла на конструкцию таких инструментов, как желоб Ленгмюра. [15] Поккельс также предположил, что успокаивающее действие масла на воду связано не только с уменьшением поверхностного натяжения, включая дополнительное вязкое сопротивление. [1]

Рекомендации

  1. ^ abcdefg Лозе, Детлеф (10 декабря 2023 г.). «Поверхностно-активные вещества на мутной воде». Журнал механики жидкости . 976 . дои : 10.1017/jfm.2023.891 . ISSN  0022-1120.
  2. ^ Бехрузи, Питер; Кордрей, Кимберли; Гриффин, Уильям; Бехрузи, Фередун (1 мая 2007 г.). «Успокаивающее действие масла на воду». Американский журнал физики . 75 (5): 407–414. Бибкод : 2007AmJPh..75..407B. дои : 10.1119/1.2710482. ISSN  0002-9505.
  3. ^ «Волны, покоренные нефтью» (PDF) . Газета "Нью-Йорк Таймс . 14 декабря 1892 года . Проверено 24 сентября 2013 г.
  4. ^ Аб Мертенс, Йост (1 января 2006 г.). «Нефть в мутной воде: Бенджамин Франклин и честь голландских моряков». Физика сегодня . 59 (1): 36–41. Бибкод :2006ФТ....59а..36М. дои : 10.1063/1.2180175. ISSN  0031-9228.
  5. ^ СКРИВЕН, LE; СТЕРНЛИНГ, резюме (июль 1960 г.). «Эффекты Марангони». Природа . 187 (4733): 186–188. Бибкод : 1960Natur.187..186S. дои : 10.1038/187186a0. ISSN  0028-0836. S2CID  5173559.
  6. ^ abcd «В некоторых ситуациях суда намеренно сбрасывают нефть». Управление реагирования и восстановления . Проверено 26 января 2018 г.
  7. ^ ab "сумка, масло". Национальный морской музей . Проверено 26 января 2018 г.
  8. ^ «Спасательные шлюпки, оборудование спасательных шлюпок и плоты» . www.USMM.org . Проверено 24 сентября 2013 г.
  9. ^ Питер Бехрузи (май 2007 г.). «Успокаивающее действие масла на воду». Американский журнал физики . 75 (5): 407–414. Бибкод : 2007AmJPh..75..407B. дои : 10.1119/1.2710482.
  10. Роб Во (15 декабря 2016 г.). «Смотрите, как столовая ложка оливкового масла успокаивает волны на целом озере». Yahoo! . Проверено 28 января 2018 г.
  11. ^ «Лить масло на« мутную воду »» . Глубоководные новости. 23 июня 2010 года . Проверено 26 января 2018 г.
  12. ^ «От Бенджамина Франклина Уильяму Браунриггу, 7 ноября 1773 года». Основатели онлайн. 15 декабря 2016 года . Проверено 28 января 2018 г.
  13. ^ Йост Мертенс (январь 2006 г.). «Нефть в мутной воде: Бенджамин Франклин и честь голландских моряков». Физика сегодня . 59 (1): 36–41. Бибкод : 2006ФТ....59а..36М. дои : 10.1063/1.2180175.
  14. ^ «IV. Измерения количества масла, необходимого для проверки движения камфоры в воде». Труды Лондонского королевского общества . 47 (286–291): 364–367. 31 декабря 1890 г. doi : 10.1098/rspl.1889.0099. ISSN  0370-1662.
  15. ^ аб Деррик, М. Элизабет (декабрь 1982 г.). «Агнес Поккельс, 1862–1935». Журнал химического образования . 59 (12): 1030. Бибкод : 1982JChEd..59.1030D. дои : 10.1021/ed059p1030. ISSN  0021-9584.