XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние магнитного поля на свойства воды
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Как известно, вода – одна из самых загадочных веществ, известных на сегодня науке. Существует множество теорий и гипотез аномальных свойств воды. На сегодняшний день нет четкого научно подтвержденного представления о структуре и свойствах воды. А в случае магнитного воздействия на воду вообще происходят процессы, которые традиционная наука объяснить не может. Масло в огонь также добавляют многочисленные «шарлатаны», что путем мощных рекламных компаний навязывают потребителям ложное представление о недостаточно изученном феномене – омагниченной воде. Так какое же влияние оказывает магнитное поле на свойства воды?
Объект исследования: омагниченная вода.
Предмет исследования: свойства омагниченной воды.
Цель проекта : исследование свойств омагниченной воды и области ее применения.
Задачи проекта:
1. Изучить и проанализировать литературу о магнитном воздействии на воду.
2. Классифицировать теории относительно магнитного воздействия на воду .
3. Провести эксперименты с омагниченной водой.
4. Объяснить изменение свойств воды с точки зрения физических законов.
5. Установить потенциальные возможности применения взаимодействия магнитного поля на воду.
6. Создать презентацию и рассказать о свойствах омагниченной воды.
Актуальность
Очень странное для научного мира наличие слепого отрицания любых исследований в области магнитной обработки. Как и в любых «пионерских» научных открытиях, многие исследования проводятся для подтверждения или отрицания той или иной гипотезы. Как говорил Джордж Бернард Шоу: «Наука всегда оказывается не права. Она не в состоянии решить ни одного вопроса, не задав при этом десятка новых» . Из-за этого влияние магнитного поля на свойства воды не так хорошо изучено и не так широко применяется, как могло бы.
Гипотеза: предположим, что найденные измененные свойства воды при омагничивании могут в большей степени использоваться в повседневной жизни и в современных технологиях.
Методы исследования:
1) метод лингвистического описания, представленный такими приёмами, как сбор, обработка и интерпретация материала;
2) анализ изученных материалов;
3) эксперимент и наблюдение;
4) сравнение полученных данных;
5) обобщение.
Основная часть
Теоретическая часть
Статическое упорядочивание молекул воды
Говоря о том, как магнит влияет на воду, необходимо представить себе упорядоченное движение молекул в результате влияния сильного поля. Полюсы заряженного металла будут безусловно воздействовать на каждую молекулу жидкости, препятствуя ее развороту. Фактически, магниты обеспечивают строго упорядоченный (принудительный) процесс движения молекул воды в одном направлении, например, на пути к источнику питья.
И так, было доказано, что вода, которая проходит через постоянный источник силового поля, становится структурированной. Химические реакции, происходящие внутри жидкости ускоряются в несколько раз. Яркими тому примерами являются процессы кристаллизации веществ, растворенных в воде и адсорбции. На практике доказаны явления, связанные с изменением поведения примесей, которые попадают в жидкости.
Cвойства омагниченной воды
1) ускорение коагуляции и (слипания) взвешенных в воде твердых частиц;
2) образование кристаллов соли при выпаривании не на стенках, а в объеме;
3) изменения смачиваемости твердых поверхностей;
4) ускорение и усиление адсорбции;
5) ускорение растворения твердых тел;
6) изменение концентрации растворенных газов;
7) возрастание слипания минеральных частиц в 2-4 раза.
Теории относительно магнитного воздействия можно разделить на коллоидные, ионные, водяные и динамические.
Сторонники коллоидной теории утверждают, что магнитное поле, действуя на воду, может разрушать коллоидные частицы, которые в ней присутствуют (рис. 2). Таким образом, центром кристаллизации вместо поверхностей труб становятся те частицы, которые легко удаляются из потока в виде шлама. Накипь на поверхности труб не образуется. Наличие ионов железа интенсифицирует появление зародышей кристаллизации.
Рис. 2. Разрушение коллоидных частиц под действием магнитного поля
Сторонники ионной теории связывают действие магнитного поля с гидратацией ионов. Влияние магнитного поля на воду и ее примеси объясняется поляризационными явлениями и деформацией ионов солей. Гидратация ионов при обработке уменьшается, они сближаются и образуют кристаллическую форму соли. Таким образом, вместо твердого накипи в воде появляется мигрирующий тонкодисперсный шлам, который легко удаляется с поверхности трубопроводов.
Сторонники гипотез водяной теории предполагают, что магнитное поле влияет непосредственно на структуру ассоциатов воды (рис. 3). Это может привести к деформации водородных связей или перераспределению молекул воды во временных ассоциативных образованиях, которое также влечет за собой изменение физико-химических характеристик процессов, протекающих в ней.
А Б В Г
Рис. 3. Изменение структуры ассоциатов под действием магнитного поля: а – молекула воды, б, в – ассоциаты воды, г – изменена структура воды под действием магнитного поля
На сегодня наиболее популярна динамическая теория. Поток вязкой жидкости сводится, с молекулярно-кинетической точки зрения, к трансляционному движению ионов и молекул воды в направлении движения приложенной силы. Считают жидкость механической системой, которая состоит из независимых частиц (ионов) и молекул воды, находящихся в тепловом движении. На заряженные примеси, движущиеся в потоке воды под действием магнитного поля, действует сила Лоренца, которая пытается изменить траекторию движения этих частиц – закручивает вокруг магнитных линий. Возникает макроскопический поток воды: всю массу нейтральных молекул воды «тянет» одновременно множество низкомолекулярных катионов и анионов, причем источником энергии служит энергия электрического поля, а магнитное поле выполняет управляющие функции. Таким образом, под действием магнитного поля за счет эффекта Холла существенную роль играют электрические поля, вызванные электрическим зарядом поверхности раздела фаз и суммарным объемным зарядом ионов.
Рис. 4. Изменение траектории движения заряженных частиц в воде под действием магнитного поля.
Применение влияния магнитного поля на свойства воды на данный момент.
Успешный опыт применения жидкости, пропущенной через силовое поле в быту и медицинских учреждениях, позволил переложить опыт на использование активной воды в промышленности и на производстве. Так, на предприятиях, занятых переработкой продуктов нефти, применение магнитного поля позволило усилить борьбу с загрязнениями окружающей среды. Влияние магнита на воду, выходящую с очистных установок, позволило пустить ценный ресурс на воспроизводство. Жидкость стала успешно использоваться для технологических нужд в замкнутом цикле без сбрасывания в водоемы.
Обработка жидкостей магнитом успешно применяется на нефтедобывающих предприятиях, занятых добычей нефти с высоким содержанием парафина. Известно использование технологии омагничивания и в строительной отрасли. Если обрабатывать цемент силовым полем, можно значительно ускорить процесс затвердевания приготовленного раствора, а вместе с ним и возведения наиболее важных объектов.
В добывающей промышленности, услышав о том, как магнит действует на воду, поспешили опробовать данное явление в своей деятельности. Внедрение практики воздействия силовым полем на воду позволило более эффективно извлекать ценные металлы из жидкости при флотационном методе обогащения. Не могли проигнорировать и полезные свойства «обогащенной» воды и в сельском хозяйстве. Известно, что замачивание некоторых семян в прошедшей через магниты воде позволяет существенно влиять на урожайность культур.
Практическая часть
Попробуем подтвердить часть свойств омагниченной воды. Воду используем из под крана. Для того, чтобы воздух в воде не влиял на результат, неомагниченную воду так же несколько раз переливаем из лейки в стакан, но уже без магнитов.
Опыт 1. Растворение соли в омагниченной и обыкновенной воде.
На носик лейки крепим 2 неодимовых магнита.
Отмеряем 150мл воды и переливаем из лейки в стеклянный стакан. Для усиления эффекта повторяем 8 раз.
Наливаем такое же количество воды в другой стакан.
Добавляем в стаканы 30гр соли, размешиваем.
Наблюдения: невооруженным взглядом видно, что соль в стакане с омагниченной водой сконцентрирована более плотным сгустком. Становиться прозрачной вода начинает внизу стакана, постепенно уходя наверх. В стакане же с обычной водой белый сгусток рассеивается примерно равномерно на всем объеме. При этом скорее сосуд становится прозрачным с омагниченной водой.
Вывод: происходит ускорение растворения твердых тел.
Опыт 2. Выпаривание соли.
Наливаем в небольшую емкость 10мл раствора соленой омагниченной воды из предыдущего опыта.
Ставим на огонь и выпариваем соль.
Повторяем с обычной водой.
Сравниваем результаты.
Сравнение: Больший осадок образовался при выпаривании обычной воды.
Вывод: происходит образование кристаллов соли при выпаривании не на стенках, а в объеме
Опыт 3. Заморозка.
Омагничиваем 100мл воды.
Помещаем одинаковые емкости с одинаковым объемом воды в морозилку на 2 часа.
Сравниваем результаты.
Сравнение: в стакане с обычной водой заметны пузырьки воздуха, несмотря на то, что мы уменьшили влияние воздуха в воде в ходе опытов. В стакане с омагниченной водой пузырьков воздуха не наблюдается.
Опыт 4. Настаивание воды.
Для того, чтобы все таки разобраться, не по ошибке ли при заморозке в одной из емкости было больше воздуха, я отдельно поставила на час в спокойное место стаканы с обычной и омагниченной водой.
Сравнение: через час в стакане с обычной водой в несколько раз больше пузырьков воздуха, чем в стакане с омагниченной.
Выводы из опытов 3 и 4: происходит изменение концентрации растворенных газов.
Опыт 5. Прочность льда. Таянье льда.
1. После предыдущего опыта оставить стаканы в спокойном месте при комнатной температуре на 40(20) минут.
2. Аккуратно слить растаявшую воду и сравнить объем.
Сравнение: лед из омагниченной и неомагниченной воды за одно и то же время растаял в одинаковом количестве. Через 40 минут остался лед, повторяющий форму стакана, и имеющий отверстие снизу. При этом, несмотря на одинаковый объем льда, каркас из омагниченной воды показался прочнее, т.к. не сломался в процессе слива воды. Для проверки была произведена повторная заморозка с теми же объемами воды.
Сравнение 2: на этот раз лед находился при комнатной температуре 20 минут.
Вес, выдерживающий лед из омагниченной воды: 64г
Вес, выдерживающий лед из обычной воды: 47г
Выводы: при омагничивании воды связь между ее молекулами становится более сильной.
Опыт 6. Растворение медного купороса.
В одинаковые емкости наливаем омагниченную и обычную воду.
Добавляем медный купорос в каждую емкость в пропорции1:10.
Ждем и сравниваем результаты
Сравнение: при добавлении медного купороса омагниченная вода быстрее окрасилась и имела более насыщенный цвет, но через минуту оттенки в обоих сосудах стали одинаковыми. Через 40 минут заметны сгустки образований, причем в сосуде с омагниченной водой их больше.
Вывод: растворение в омагниченной воде происходит быстрее
Опыт 7. Сравнение северной и южной омагниченной воды.
Наблюдения и выводы: наиболее заметная разница между северной и южной водой была видна при заморозке. У северной воды образовалась более плотная пленка льда через 20 минут, чем у южной. Это же было заметно и на стенках сосуда. Узор льда был более плотный и разнообразный. Северный лед оказался более прочный, чем южный.
Заключение
Омагниченную воду нельзя назвать мифом. Ее свойства пока недостаточно изученны, но имеют физическую природу. При более подробном изучении ее свойств можно будет проводить более быстрые тесты на взаимодействие с химическими веществами. Расширить применение на рынках строительства, сделав не только бетон более прочным, но и усовершенствовав и другие растворы и материалы. Так же омагничивание воды стоит применять для уменьшения деминерализации воды на очистных сооружениях.
Список используемой литературы
http://labprice.ua/ru/stati/vliyanie-magnitnogo-polya-na-svoystva-vodyi/
https://vseowode.ru/prosto-o-vode/voda-i-magnitnoe-pole.html
https://infourok.ru/nauchnoissledovatelskaya-rabota-nekotorie-svoystva-omagnichennoy-vodi-1722265.html
https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=9082
https://infourok.ru/issledovatelskaya-rabota-svoystva-magnitnoy-vodi-889761.html
Изучение влияния низкочастотного магнитного поля на воду И.М. Агеев, Г.Г. Шишкин, С.М. Еськин