Вода вместо бензина. Еще один шаг вперед?

История
В 2002 году житель острова Санибель (Sanibel), штат Флорида, Джон Канзиус (John Kanzius), бывший инженер телекоммуникационных сетей из города Эри (Erie), штат Пенсильвания, узнал, что он болен лейкемией. Пройдя несколько курсов химиотерапии, пенсионер решил найти иной способ лечения рака, чтобы в будущем избавить и других, и себя от подобных страданий.

В 2003 году Канзиусу пришла в голову мысль бороться с болезнью при помощи радиоволн. По замыслу изобретателя, в опухоль вводятся наночастицы металла (например, золота), затем пациента облучают радиоволнами, которые нагревают металл. От высокой температуры раковые клетки погибают. Канзиус подал заявку, и даже не одну, на патент. В связи с чудо-аппаратом имя Канзиуса появилось в прессе уже зимой 2007 года.

Когда изобретатель демонстрировал свой аппарат медикам в одном из исследовательских центров США, кто-то заметил на дне пробирки осадок и предложил Канзиусу попробовать использовать радиоволны для опреснения воды.

Канзиус последовал совету, и от случайной искры вода, находящаяся под воздействием радиоволн, вспыхнула. Очень скоро инженер научился достигать температуры, достаточной, чтобы расплавить пробирку. Весной 2007 года Канзиус снова появился в СМИ, уже как открыватель альтернативного горючего (обратим внимание, что знаменитого человека все считают своим: пенсильванские СМИ подчеркивают, что он "из Эри", а флоридские гордятся тем, что он "с острова Санибель").

За лето Канзиус продемонстрировал свой аппарат СМИ, энергетическим компаниям, ученым и прочим любопытствующим. Наконец, осенью последовало авторитетное подтверждение: профессор Растум Рой (Rustum Roy), специалист по науке о материалах, сотрудник ряда университетов, воспроизвел эксперимент в Пенсильванском государственном университете и заявил, что все правда: вода горит.

Горит, конечно, не вода, это лишь броский заголовок для привлечения внимания (в российских СМИ, благодаря Корнею Ивановичу Чуковскому, еще более популярный, чем в западных: мол, теперь каждая лисичка может взять спички, микроволновку - и туши потом моря и океаны). Горит водород, который выделяется из воды под действием радиоволн: в этом и состоит "соль" открытия (кстати, соль совершенно необходима: в пресной воде "эффект Канзиуса" не наблюдается).

По словам Канзиуса и Роя, поджигая выделяющийся водород (а он выделяется все время, пока вода находится в радиополе), можно достичь температуры выше 1600 градусов Цельсия. Температура пламени и его окраска зависит от концентрации соли и других веществ, растворенных в воде.

10 сентября Рой, назвавший изобретение "самым значительным открытием в науке о воде за последние сто лет", должен был встретиться с представителями министерств обороны и энергетики США, чтобы обсудить перспективы аппарата Канзиуса.

О Канзиусе и его изобретении можно почитать в Википедии и других подобных проектах, есть фотографии и видеозаписи.

Недоверие
Насколько активно расхвалили Канзиуса СМИ, настолько же яростно его и его сторонников раскритиковали завсегдатаи блогов и форумов по всему миру. Одни считают, что изобретатель - жулик, другие - что явление-то наблюдается, но объяснение совершенно неверное, третьи - что все правда, но никаких перспектив у этого изобретения нет.

Полная мистификация все же представляется маловероятной. Демонстрацию эксперимента наблюдали ученые, коммерсанты, журналисты. Трудно допустить, чтобы все эти люди оказались настолько некомпетентны и недобросовестны. Кроме того, Канзиус, судя по всему, не пытается извлечь из аппарата особую выгоду, хотя и отмечает, что не против продать его какой-нибудь крупной компании, чтобы потратить вырученные деньги на продолжение поисков средства от рака (медицинская ценность этих поисков - отдельный вопрос, который мы здесь не затрагиваем). Тем не менее, во всей истории действительно есть места, которые вызывают сомнение.

Ошибочная интерпретация более правдоподобна. Согласно популярной в Сети версии, под воздействием радиоволн между ионами Na+ и Cl- возникает дуговой разряд, который по виду напоминает пламя, хотя на самом деле является иным видом плазмы.

С другой стороны, логично считать, что Рой все же смог отличить горение водорода от дугового разряда и Канзиус говорит правду. Эта версия тоже натыкается на определенные противоречия.

Ковалентная связь между кислородом и водородом в молекуле воды очень прочна, и для того, чтобы ее разорвать, нужна немалая энергия. Классическим примером расщепления молекулы воды является электролиз, достаточно энергозатратный процесс. Канзиус, однако, подчеркивает, что в данном случае имеет место не электролиз, а совершенно иное явление. Какой именно частоты радиоволны используются в аппарате, не сообщается, однако сомнительно, чтобы их энергии было достаточно для разрушения связи. Часть молекул воды в растворе находится, конечно, в диссоциированном виде (несколько упрощая, в виде ионов H+ и OH-), но и это не помогает понять, откуда берется газообразный молекулярный водород.

Высокая температура горения достаточно правдоподобна: в чистом кислороде водород может сгорать и при 2800 градусах Цельсия. Смешиваясь с кислородом в определенной пропорции, водород дает гремучий газ, который не горит, а взрывается, однако можно предположить, что при тех концентрациях газов, которые возникают в аппарате Канзиуса, гремучего газа не образуется.

Но допустим, что все же аппарат работает: либо изобретатель не сообщает существенных деталей, либо он действительно создал что-то принципиально новое, либо где-то в скептических рассуждениях ошибка. Что же получается тогда?

Вечный двигатель
Канзиус не утверждает, что его аппарат энергетически выгоден, более того, говорит, что он пока потребляет больше энергии, чем производит. Однако Канзиус хочет проверить, может ли аппарат произвести достаточно энергии, чтобы привести в действие, например, автомобиль, а Рой говорит, что будущее аппарата зависит от его эффективности, то есть от соотношения энергии, получаемой при сгорании водорода, и энергии, затрачиваемой генератором радиоволн.

Может ли такой аппарат в принципе оказаться энергетически выгоден? Для того чтобы его запустить, необходимо разорвать связь водород-кислород, затратить энергию. Впоследствии водород сгорает, то есть вступает в реакцию с кислородом и опять же дает воду. В итоге образуется та же самая связь, при ее образовании энергия, конечно, выделяется, но она никак не может быть больше энергии, затраченной на разрыв связи.

А если бы все же могла, то получился бы вечный двигатель. Мы затратили энергию, разложили воду, сожгли водород, окупили затраты с лихвой, получили опять ту же воду, вернулись в начальное состояние. Можем повторять процесс до бесконечности.

Можно предположить, что на самом деле вода не является в аппарате Канзиуса возобновляемым топливом, то есть тратится необратимо (как дрова в костре, уголь в ТЭС, ядерное топливо в АЭС), а на выходе получается не вода, а что-то другое. Тогда закон сохранения энергии не нарушается, но легче не становится. Приходится допускать различные изыски: что при сгорании образуется не вода, а перекись водорода, что кислород не выделяется в виде газа (а на горение идет только кислород из воздуха), а вступает в реакцию с солью, образуя, например, хлораты ClO3-, и т.п. Все эти предположения фантастичны, а главное, все равно не объясняют, откуда берется лишняя энергия.

Еще одним возможным источником энергии является сама растворенная соль. Растворение хлорида натрия - эндотермический процесс, проходящий с поглощением энергии, соответственно, при обратном процессе энергия будет высвобождаться. Однако количество этой энергии ничтожно: около четырех килоджоулей на моль (примерно 50 килоджоулей на килограмм соли, что почти в тысячу раз меньше удельной теплоты сгорания бензина).

По нашим данным, никто из сторонников проекта прямо и не утверждал, что энергия на выходе может превзойти энергию на входе, речь шла (см. выше) лишь об их соотношении. Однако тогда непонятно, какую выгоду может принести такой аппарат топливной индустрии.

Может быть, у него найдутся другие применения: добыча водорода (водород используется не только как экологическое топливо) или опреснение воды. Если окажется, что аппарат позволяет удешевить эти процессы, он будет вполне востребован.

Лента.ру и альтернативное топливо
Возвращаясь к статье "Классика научных сенсаций", заметим, что в данном случае нам встретилась сенсация первого типа (долгожданный ответ на известный вопрос), инженерно-технический подтип: попытка изобрести нечто очень нужное и трудно достижимое наконец увенчалась успехом.

Заметку о Канзиусе Лента.ру не снабдила никакими комментариями, что вызвало живейший читательский отклик. Так, читатель А. любезно указал нам на то, что мы сообщаем об изобретении вечного двигателя, и убедительно аргументировал свою точку зрения, анонимный читатель посетовал, что такая заметка на Ленте - это "позор", а читатель Е. спросил, как нам не стыдно публиковать такие статьи без критических пояснений. Нам стыдно. Мы исправились.