Miért nem vihetsz egy üveg mogyoróvajat a repülőn – és más trükkös folyadékokat

Miért nem vihetsz egy üveg mogyoróvajat a repülőn – és más trükkös folyadékokat

A következő kivonat a Liquid Rules: Az életünkön átáramló kellemes és veszélyes anyagok írta: Mark Miodownik.

Mogyoróvaj, méz, pesto szósz, fogkrém és, ami a legfájdalmasabb, egy üveg single-malt whisky – ez csak néhány a folyadékok közül, amelyeket elkoboztam a repülőtéri biztonsági osztályon. Ilyen helyzetekben elkerülhetetlenül elveszítem a cselekményt. Olyanokat mondok, mint „látni akarom a felettesét” vagy „a mogyoróvaj nem folyékony”, pedig tudom, hogy az. A mogyoróvaj folyik, és felveszi a tartály alakját – ezt teszik a folyadékok –, így a mogyoróvaj az egyik. Ennek ellenére csak dühít, hogy egy „okos” technológiával teli világban a repülőtéri biztonság még mindig nem tud különbséget tenni a folyékony kenhető és a folyékony robbanóanyag között.



Vásárolja meg a könyvet

Liquid Rules: Az életünkön átáramló kellemes és veszélyes anyagok

megvesz

Bár 2006 óta tilos több mint 3,4 uncia folyadékot biztonsági rendszeren keresztül vinni, észlelési technológiánk nem sokat fejlődött ezalatt az idő alatt. A röntgenkészülékek átlátnak a poggyászon, hogy tárgyakat észleljenek. Különösen figyelmeztetik a biztonságot a gyanús formákra: megkülönböztetik a fegyvereket a hajszárítótól és a késeket a tollaktól. De a folyadékoknak nincs alakjuk. Csak olyan formát öltenek, ami tartalmazza őket. A reptéri szkennelési technológia a sűrűséget és számos kémiai elemet is képes kimutatni. De itt ismét problémákba ütköznek. A robbanásveszélyes nitroglicerin molekuláris felépítése például hasonló a mogyoróvajéhoz. Mindkettő szénből, hidrogénből, nitrogénből és oxigénből készül – és az egyik folyékony robbanóanyag, míg a másik finom. Rengeteg veszélyes toxin, méreg, fehérítő és kórokozó létezik, amelyeket hihetetlenül nehéz gyorsan és megbízhatóan megkülönböztetni az ártatlanabb folyadékoktól. És ez az érvelés, amelyet sok biztonsági őrtől (és felügyelőiktől) hallottam, általában rávet arra, hogy egyetértsek azzal – sajnálatosan –, hogy a mogyoróvajat vagy a többi folyadékot rendszeresen elfelejtem bevenni. a kézipoggyászomból, jelentős kockázatot jelent.

A robbanásveszélyes nitroglicerin molekuláris felépítése például hasonló a mogyoróvajéhoz.

A folyadékok a megbízható szilárd anyagok alteregói. Míg a szilárd anyagok az emberiség hűséges barátai, a ruhák, cipők, telefonok, autók, sőt a repülőterek állandó formáját öltve a folyadékok folyékonyak; bármilyen formát öltenek, de csak addig, amíg be vannak zárva. Ha nincsenek visszatartva, mindig mozgásban vannak, szivárognak, korrodálnak, csöpögnek, és kikerülnek az irányításunk alól. Ha szilárd anyagot helyezünk el valahová, az ott marad – az erőszakos eltávolítást leszámítva –, gyakran valami nagyon hasznos dolgot csinál, például feltart egy épületet, vagy árammal lát el egy egész közösséget. A folyadékok viszont anarchikusak: képesek elpusztítani a dolgokat. Egy fürdőszobában például állandó harc, hogy a víz ne szivárogjon be a repedésekbe, és ne gyűljön össze a padló alatt, ahol az nem jó, rothad és aláássa a fagerendákat; a sima csempepadlón a víz tökéletes csúszásveszélyt jelent, és rengeteg sérülést okoz; és amikor összegyűlik a fürdőszoba sarkaiban, fekete nyálkás gombát és baktériumokat rejthet magában, amelyek azzal fenyegetnek, hogy beszivárognak a testünkbe és megbetegednek. És ennek ellenére az árulás ellenére szeretjük a cuccot; szeretünk fürödni a vízben, és zuhanyozni benne, átitatva az egész testet. És melyik fürdőszoba lenne teljes a palackozott folyékony szappanok, samponok és balzsamok, krémes tégelyek és fogkrém tubusok bősége nélkül? Gyönyörködünk ezekben a csodálatos folyadékokban, és mégis aggódunk miattuk: rosszak-e nekünk? Okoznak rákot? Tönkreteszik a környezetet? A folyadékkal az öröm és a gyanakvás kéz a kézben jár. Természetüknél fogva kétszínűek, sem nem gáz, sem nem szilárd, hanem valami a kettő között van, valami kifürkészhetetlen és titokzatos.

Vegyük például a higanyt, amely évezredek óta örömet okoz és mérgezi az emberiséget. Gyerekkoromban játszottam a folyékony higannyal, pöccintettem vele az asztallapokon, lenyűgözött túlvilágisága, egészen addig, amíg nem tudatosult bennem annak mérgező hatása. De sok ókori kultúrában úgy gondolták, hogy a higany meghosszabbítja az életet, gyógyítja a töréseket és megőrzi a jó egészséget. Nem világos, hogy miért tartották ilyen tekintetben – talán azért, mert ez az egyetlen tiszta fém, amely szobahőmérsékleten folyékony. Kína első császára, Csin Si Huang higanytablettákat szedett egészsége érdekében, de 39 évesen meghalt, valószínűleg ennek következtében. Ennek ellenére egy sírba temették, amely tele volt higanyfolyókkal. Az ókori görögök a higanyt használták kenőcsökben, és az alkimisták úgy vélték, hogy a higany és egy másik elemi anyag, a kén kombinációja képezi az összes fém alapját – a higany és a kén közötti tökéletes egyensúlyt, amely aranyat hoz létre. Innen ered az a tévhit, hogy megfelelő arányban keverve különböző fémek arannyá alakulhatnak. Bár ez a legenda tárgyának bizonyult, az arany feloldódik a higanyban. Ha felmelegíti a folyadékot, miután az felszívta a fémet, elpárolog, és szilárd aranycsomót hagy maga után. A legtöbb ókori ember számára ez a folyamat megkülönböztethetetlen volt a mágiától.

A higany nem az egyetlen folyadék, amely el tud fogyasztani egy másik anyagot, és magában foglalja azt. Adjunk hozzá sót a vízhez, és az hamarosan eltűnik – a só valahol van, de hová tűnt? De ha ugyanezt teszi az olajjal, a só csak ott marad. Miért? A folyékony higany felszívhatja a szilárd aranyat, de elutasítja a vizet. Miert van az? A víz elnyeli a gázokat, beleértve az oxigént is, és ha nem így lenne, egy egészen más világban élnénk – a vízben oldott oxigén az, amely lehetővé teszi a halak lélegzését. És bár a víz nem tud elegendő oxigént szállítani ahhoz, hogy az ember lélegezzen, más folyadékok igen. Van egyfajta olaj – a perfluor-szénhidrogén folyadék –, amely kémiailag és elektromosan nagyon nem reagál. Annyira inert, hogy a mobiltelefonját egy perfluor-szénhidrogén folyadékot tartalmazó főzőpohárba helyezheti, és továbbra is normálisan fog működni. A perfluor-szénhidrogén folyadék olyan nagy koncentrációban is képes oxigént felvenni, hogy az ember számára belélegezhető. Ennek a fajta folyékony légzésnek – a levegő helyett folyadékot lélegezve – számos felhasználási lehetősége van, amelyek közül a legfontosabb a légzési distressz szindrómában szenvedő koraszülöttek kezelése.

A folyadékok anarchikusak: képesek elpusztítani a dolgokat.

Mégis, ez a folyékony víz, amely a végső éltető tulajdonsággal rendelkezik. Ennek az az oka, hogy nemcsak az oxigént, hanem sok más vegyi anyagot is képes feloldani, beleértve a szénalapú molekulákat is, és így biztosítja az élet kialakulásához szükséges vizes környezetet – az új szervezetek spontán létrejöttéhez. Vagy legalábbis ez az elmélet. És ez az oka annak, hogy amikor a tudósok életet keresnek más bolygókon, akkor folyékony vizet keresnek. De a folyékony víz ritka az univerzumban. Lehetséges, hogy az Európán, a Jupiter egyik holdján folyékony víz óceánjai lehetnek a jeges kéreg alatt. Folyékony víz is lehet az Enceladuson, a Szaturnusz egyik holdján. De a Föld az egyetlen test a Naprendszerben, ahol sok víz könnyen elérhető a felszínen.

Bolygónk sajátos körülményei lehetővé tették azt a felszíni hőmérsékletet és nyomást, amely képes fenntartani a folyékony vizet. Különösen, ha nem lenne a Föld olvadt fém folyékony magja, amely létrehozza azt a mágneses teret, amely megvéd minket a napszéltől, minden vízünk valószínűleg évmilliárdokkal ezelőtt eltűnt volna. Röviden, bolygónkon a folyadékból folyadék keletkezett, és ez élethez vezetett.

De a folyadékok is pusztítóak. A habok puhának érzik magukat, mert könnyen összenyomhatók; ha felpattansz egy habszivacs matracra, érezni fogod, hogy ad alattad. A folyadékok ezt nem teszik meg; ehelyett áramlanak – az egyik molekulával a másik molekula által felszabaduló térbe kerül. Ezt látod a folyóban, vagy amikor kinyitod a csapot, vagy ha kanállal kevered a kávédat. Amikor leugrasz egy ugródeszkáról és víztömegbe ütközöl, a víznek el kell folynia tőled. De az áramláshoz idő kell, és ha túl nagy a becsapódási sebességed, akkor a víz nem tud elég gyorsan elfolyni, és így visszanyom. Ez az az erő, ami csípi a bőrödet, amikor hasra zuhansz a medencébe, és olyanná teszi a nagy magasságból való vízbe zuhanást, mintha betonra szállnál. A víz összenyomhatatlansága miatt a hullámok olyan halálos hatalmat fejthetnek ki, szökőár esetén pedig épületeket és városokat rombolhatnak le, és úgy dobálják az autókat, mintha uszadék fák lennének. Például a 2004-es Indiai-óceáni földrengés szökőársorozatot váltott ki, tizennégy országban 230 000 ember halálát okozva. Ez volt a valaha feljegyzett nyolcadik legrosszabb természeti katasztrófa.

A folyadékok másik veszélyes tulajdonsága a robbanás képessége. Amikor elkezdtem a Ph.D. az Oxfordi Egyetemen kis példányokat kellett előkészítenem az elektronmikroszkóphoz. Ez magában foglalta az elektropolírozó oldatnak nevezett folyadékot -4 hőmérsékletre ° F. A folyadék butoxi-etanol, ecetsav és perklórsav keveréke volt. Egy másik Ph.D. Andy Godfrey, a labor diákja megmutatta, hogyan kell ezt csinálni, és azt hittem, rájöttem a dologra. De néhány hónap múlva Andy észrevette, hogy elektropolírozás közben gyakran hagyom emelkedni az oldat hőmérsékletét. „Én nem tenném” – vonta fel a szemöldökét, miközben egy nap a vállam fölött nézett. Amikor megkérdeztem, miért, a kémiai veszélyek laboratóriumi kézikönyve felé mutatott:

A perklórsav maró sav, és roncsolja az emberi szöveteket. A perklórsav belélegezve, lenyelve vagy a bőrre vagy a szembe fröccsenve veszélyt jelenthet az egészségre. Szobahőmérséklet fölé hevítve vagy 72 százalék feletti koncentrációban (bármilyen hőmérsékleten) használva a perklórsav erős oxidáló savvá válik. A szerves anyagok különösen érzékenyek a spontán égésre, ha perklórsavval keverednek vagy érintkeznek. A perklórsav gőzei ütésérzékeny perklorátokat képezhetnek a szellőzőrendszer csatornáiban.

Más szóval, felrobbanhat.

A labor vizsgálatakor sok hasonlóan átlátszó színtelen folyadékot találtam, amelyek többsége nem volt megkülönböztethető egymástól. Használtunk például hidrogén-fluoridot, amely amellett, hogy a betonon, a fémeken és a húson keresztül áthatol, egy kontaktméreg is, amely megzavarja az idegek működését. Ennek alattomos következménye van – nevezetesen, hogy nem érzed a savat, amint éget. A véletlen expozíció könnyen észrevétlen marad, mivel a sav továbbra is áthalad a bőrön.

Az alkohol is belefér a méreg kategóriába. Lehet, hogy csak nagy dózisban mérgező, de sokkal több embert ölt meg, mint a hidrogén-fluorid. Ennek ellenére az alkohol óriási szerepet játszik a világ társadalmaiban és kultúráiban, hiszen történelmileg fertőtlenítőként, köhögéscsillapítóként, ellenszerként, nyugtatóként és üzemanyagként használták. Az alkohol fő vonzereje az, hogy elnyomja az idegrendszert – ez egy pszichoaktív drog. Sok ember nem tud működni a napi pohár bor nélkül, és a legtöbb társadalmi funkció olyan helyek körül forog, ahol alkoholt szolgálnak fel. Lehet, hogy (jogosan) nem bízunk ezekben a folyadékokban, de azért szeretjük őket.

Érezzük az alkohol élettani hatásait, amint felszívódik a véráramba. Szívverésünk lüktetése folyamatosan emlékeztet a vér szerepére a szervezetben, és annak állandó keringésére: a pumpa erejének köszönhetően futunk, és amikor a pumpálás leáll, meghalunk. A világ összes folyadéka közül minden bizonnyal a vér az egyik legfontosabb. Szerencsére a szív most már cserélhető, megkerülhető, és be- és kivezethető a testből. Maga a vér hozzáadható és eltávolítható, tárolható, megosztható, lefagyasztható és újraéleszthető. És valóban, vérbankjaink nélkül minden évben több millió ember halna meg műtéten, háborús övezetekben megsérült vagy közlekedési balesetben.

De a vér megfertőződhet fertőzésekkel, például HIV-vel és hepatitisszel, így károsíthat és gyógyíthat is. Ezért figyelembe kell vennünk a vér, mint minden folyadék kettős természetét. Nem az a fontos kérdés, hogy egy adott folyadékban megbízhatunk-e vagy sem, jó-e vagy rossz, egészséges-e vagy mérgező, finom-e vagy undorító, hanem az, hogy értjük-e eléggé ahhoz, hogy hasznosítsuk.

A folyadékkal az öröm és a gyanakvás kéz a kézben jár. Természetüknél fogva kétszínűek, sem nem gáz, sem nem szilárd, hanem valami a kettő között van, valami kifürkészhetetlen és titokzatos.

Nincs is jobb módja annak, hogy szemléltesse azt az erőt és örömet, amelyet a folyadékok szabályozásából nyerünk, mint egy pillantást vetni a repülőgép repülésében részt vevő személyekre és a fedélzeten lévő utasok tapasztalataira. Erről szól ez a könyv, egy transzatlanti repülésről, és minden furcsa és csodálatos folyadékról, ami ebben szerepet játszik. Azért indultam erre a járatra, mert nem robbantottam ki magam a doktori fokozat megszerzése közben, hanem tovább folytattam az anyagtudományi kutatásokat, és végül a Londoni University College Institute of Making igazgatója lettem. Ott kutatásunk egy része annak megértésére irányul, hogy a folyadékok miként álcázhatják magukat szilárd anyagként. Például a kátrány, amelyből az utakat készítik, a mogyoróvajhoz hasonlóan folyékony, még akkor is, ha szilárd anyag benyomását kelti. Kutatásunk eredményeképpen a világ minden tájáról kaptunk meghívást konferenciákra, és ez a könyv egy ilyen utazásról szól, Londontól San Franciscóig.

A repülést a molekulák, a szívverések és az óceánhullámok nyelvén írják le. Célom, hogy feltárjam a folyadékok titokzatos tulajdonságait és azt, hogy miként támaszkodhatunk rájuk. A repülés Izland vulkánjain, Grönland befagyott kiterjedésein, a Hudson-öböl körül tarkított tavakon, majd dél felé a Csendes-óceán partvidékén visz át bennünket. Ez a vászon elég nagy ahhoz, hogy beleférjen a folyadékok megvitatásához az óceánok léptékétől egészen a felhőkben lévő cseppekig, a fedélzeti szórakoztató rendszer furcsa folyadékkristályaival, a légiutas-kísérők által felszolgált italokkal és természetesen a repülőgép-üzemanyaggal együtt. amely egy síkot tart a sztratoszférában.

Mindegyik fejezetben a repülés más-más részét, és a folyadékok tulajdonságait, amelyek ezt lehetővé tették: égési, oldódási vagy főzési képességüket, hogy csak néhányat említsek. Bemutatom, hogy a folyadékok felszívódása, cseppképzése, viszkozitása, oldhatósága, nyomása, felületi feszültsége és sok más furcsa tulajdonsága hogyan teszi lehetővé számunkra, hogy körberepüljük a Földet. És ennek során feltárom, hogy a folyadékok miért áramlanak fel fára, de le a dombról, miért ragadós az olaj, hogyan tudnak eljutni ilyen messzire a hullámok, miért száradnak ki a dolgok, hogyan lehetnek a folyadékok kristályok, hogyan ne mérgezzük meg magunkat, és ami a legfontosabb. talán, hogyan készítsd el a tökéletes csésze teát. Szóval légy szíves, repülj velem – furcsa és csodálatos utazást ígérhetek.


Kivonat a Likvid szabályok írta: Mark Miodownik. Copyright © 2019, Mark Miodownik. Újranyomva a Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company engedélyével. Minden jog fenntartva.