Штормовое масло
Нефть, разлившаяся с кораблей, успокоила волны

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

Штормовая нефть описывается как почти нерастворимая в воде нефть, действующая как поверхностно-активное вещество , и использовалась с древних времен для сглаживания морских волн. [1] [2] Исторически она использовалась для облегчения спасательных операций на море и повышения безопасности судоходства, включая выливание нефти на поверхность океана для снижения интенсивности волн. [3] [4] Почти несмешивающаяся разлитая нефть действует как поверхностно-активное вещество, накапливаясь на поверхности, и по мере того, как волны локально растягиваются или сжимаются, это приводит к градиенту концентрации, вызывающему тангенциальные сдвиговые силы, приводящие к дополнительному рассеиванию и затуханию. [5] [1] Позднее эти явления были обнаружены и научно исследованы такими деятелями, как Бенджамин Франклин , лорд Рэлей и Агнес Поккельс , которые совместно углубили научные знания о поверхностном натяжении и волновой динамике. [1] [4]

Описание

Пароходы и спасательные шлюпки многих стран были обязаны иметь их на борту до конца 20-го века. [6] [7] Руководство по подготовке морской службы США включало штормовое масло в список общего оборудования на борту спасательных шлюпок, [8] в то время как Закон о торговом судоходстве 1894 года ( 57 & 58 Vict. c. 60) предписывал их наличие на британских судах до 1998 года. [6] [7] Часто в качестве дешевой формы масла использовалось растительное масло или рыбий жир . [6]

Масло оказывает демпфирующее действие на воду и быстро образует тонкий слой на большой площади поверхности, который поглощает часть энергии волн. [6] [9] Это препятствует ветру создавать тягу вдоль воды; таким образом, волны не могут образовываться так же легко. [10]

История

Эту практику можно проследить вплоть до 350 г. до н. э. у Аристотеля и до начала I века у Плиния Старшего . Аристотель описывал использование масла как нанесение на глаза ныряльщиков с намерением «успокоить поверхность и позволить лучам света достичь их». Предполагается, что китобойные суда развешивали жир вокруг корпуса во время сильного волнения, чтобы помочь успокоить океан. [11] Бенджамин Франклин, как известно, исследовал успокаивающие свойства масла на волнах во время своих визитов в Англию в 1757 году для переговоров по вопросам налогообложения, [1] продемонстрировав эффект на таких озерах, как Дервентуотер . Переписка между Франклином и Уильямом Браунриггом показывает, 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 темы в Королевском обществе 2 июня 1774 года. Франклин был также первым, кто провел контролируемый эксперимент на различных прудах и озерах в Англии и первым, кто опубликовал результаты в качестве научной публикации. [13] [1] Последующие исследователи включали Стратта , [14] лорда Рэлея . [1] Параллельно Агнес Поккельс , работая на своей кухне в Брауншвейге, Германия, экспериментировала со свойствами масляных монослоев на воде, измеряя толщину масляных слоев на воде примерно в 1,3 нанометра. [15] Ее работа по изучению штормовых масел с помощью ее метода 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, но и с дополнительным вязким сопротивлением. [1]

Ссылки

  1. ^ abcdefg Лозе, Детлеф (10 декабря 2023 г.). « Поверхностно-активные вещества в мутной воде». Журнал механики жидкости . 976. doi : 10.1017/jfm.2023.891 . ISSN  0022-1120.
  2. ^ Behroozi, Peter; Cordray, Kimberly; Griffin, William; Behroozi, Feredoon (1 мая 2007 г.). «Успокаивающее действие масла на воду». American Journal of Physics . 75 (5): 407–414. Bibcode : 2007AmJPh..75..407B. doi : 10.1119/1.2710482. ISSN  0002-9505.
  3. ^ "Волны, подавленные нефтью" (PDF) . New York Times . 14 декабря 1892 г. . Получено 24 сентября 2013 г. .
  4. ^ ab Mertens, Joost (1 января 2006 г.). «Нефть на мутных водах: Бенджамин Франклин и честь голландских моряков». Physics Today . 59 (1): 36–41. Bibcode : 2006PhT....59a..36M. doi : 10.1063/1.2180175. ISSN  0031-9228.
  5. ^ SCRIVEN, LE; STERNLING, CV (июль 1960). «Эффекты Марангони». Nature . 187 (4733): 186–188. Bibcode :1960Natur.187..186S. doi :10.1038/187186a0. ISSN  0028-0836. S2CID  5173559.
  6. ^ abcd "В некоторых ситуациях корабли намеренно сбрасывают нефть". Office of Response and Restoration . Получено 26 января 2018 г.
  7. ^ ab "мешок, масло". Национальный морской музей . Получено 26 января 2018 г.
  8. ^ "Спасательные шлюпки, спасательное оборудование и плоты". www.USMM.org . Получено 24 сентября 2013 г. .
  9. ^ Питер Бехрузи (май 2007 г.). «Успокаивающее действие масла на воду». American Journal of Physics . 75 (5): 407–414. Bibcode : 2007AmJPh..75..407B. doi : 10.1119/1.2710482.
  10. ↑ Роб Во (15 декабря 2016 г.). «Посмотрите, как столовая ложка оливкового масла успокаивает волны на целом озере». Yahoo! . Получено 28 января 2018 г. .
  11. ^ "Pouring Oil on 'Troubled Waters'". Deep Sea News. 23 июня 2010 г. Получено 26 января 2018 г.
  12. ^ «От Бенджамина Франклина Уильяму Браунриггу, 7 ноября 1773 г.». Founders Online. 15 декабря 2016 г. Получено 28 января 2018 г.
  13. ↑ Йост Мертенс (январь 2006 г.). «Нефть на мутных водах: Бенджамин Франклин и честь голландских моряков». Physics Today . 59 (1): 36–41. Bibcode : 2006PhT....59a..36M. doi : 10.1063/1.2180175.
  14. ^ "IV. Измерения количества масла, необходимого для проверки движения камфары по воде". Труды Лондонского королевского общества . 47 (286–291): 364–367. 31 декабря 1890 г. doi :10.1098/rspl.1889.0099. ISSN  0370-1662.
  15. ^ ab Derrick, M. Elizabeth (декабрь 1982 г.). "Agnes Pockels, 1862-1935". Journal of Chemical Education . 59 (12): 1030. Bibcode : 1982JChEd..59.1030D. doi : 10.1021/ed059p1030. ISSN  0021-9584.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Storm_oil&oldid=1242917873"