Пена

Пена и пенообразование

Меркин А. П., Таубе П. Р.

Много написано о лазерах, о ракетах, о строении веще­ства. Но о таком повседневно наблюдаемом объекте, как пена, книг очень мало. За последние 60 лет на русском языке появилась всего одна монография с кратким назва­нием: «Пены» (автор В. К. Тихомиров). Напомним, что в 1918 году была переведена с немецкого и издана на рус­ском языке книга А. Манеголъда «Пена», но эту книгу можно найти только в двух библиотеках страны. Воз­можно, она есть у библиофилов. Назовем еще одну. пере­водную книгу, вышедшую у нас сравнительно недавно - Чарльз Бойс, «Мыльные пузыри (лекции о волосности и капиллярных явлениях)». Написана она почти сто лет тому назад.

Писать о пене сложно. Пена поистине вездесуща, ее роль в нашей жизни трудно переоценить, и чтобы в увле­кательной и доступной для широкого круга читателей форме рассказать о том, что такое пена, об ее образова­нии, «жизни» и гибели, пришлось бы привести в книге множество самых разнообразных сведений. Теория рас­творов и структура поверхностно-активных веществ, хотя бы простейшая термодинамика и элементы гидравлики, физическая химия поверхностных явлений и строение тонких пленок-вот далеко не полный перечень областей науки, которые нужно привлечь для написания такой кни­ги. И главное, в популярной, но вместе с тем в сжатой форме. Что же касается практических вопросов о пользе и вреде пены-им нет конца!

Не станем заверять читателя в исключительной ори­гинальности нашей книги, ограничимся утверждением, что она основана на достоверных фактах и личном опы­те. Сразу признаемся: мы отказались от попытки «объять необъятное». Поэтому дополнений может быть множество. Все замечания и пожелания будут приняты с благодарностью. Так обычно завершают предисловие. Но мы продолжим.

Слово «пена» нередко ассоциируется о чем-то несерь­езным. Выдувание пенных пузырьков-не более чем дет­ская забава, игра. Поэтому для совершенно неосведо­мленных и мало осведомленных читателей сразу дадим справку. Из 250 докладов и сообщений на VII Междуна­родном конгрессе по поверхностно-активным веществам (сентябрь 1976, Москва) более сорока было посвящено вопросам строения тонких мыльных пленок, свойствам пен и проблемам пеногашения.

Практически нет такой сферы человеческой деятельно­сти, для которой эти вопросы не представляли бы перво­степенной важности-от космической техники до очистки сточных вод. Упомянем здесь лишь, что одно только перечисление процессов получения материалов с исполь­зованием пен, а равным образом и случаев, когда с пе- нообразованием необходимо бороться, заняло бы многие страницы. Этим и объясняется исключительный интерес к теории и практике пен.

С пеной связано множество легенд. В мифах древних греков рассказывается, как из морской пены родилась бо­гиня красоты и любви прекрасная Афродита (Пена на древнегреческом - афрос).

Считается, что пена сыграла определенную роль в возникновении жизни на Земле (Джон Берналл, акаде­мик А. И. Опарин). В пене, на поверхности океана, под действием света и тепла, возникали и накапливались ор­ганические соединения, давшие начало простейшим фор­мам живого вещества, живой материи.

Для некоторых живых существ пена и ныне дом род­ной. Рыбка, именуемая морским петушком, строит свой домик из пузырьков воздуха. С помощью вспененной жидкости прикрепляют икринки к растениям некоторые рыбки и рачки.

В повседневной жизни мы часто связываем с пеной представление о чем-то непрочном и недолговечном. «Лопнуло, как мыльный пузырь»,-так говорят о деле слишком легкомысленном, осуществляемом на шаткой основе. Это образное сравнение немедленно возникает при одном упоминании слов «мыльный пузырь».

В этом нет ничего удивительного. Все мы в детстве увлекались доступным, безопасным и интересным заня­Тием-пускали мыльные пузыри. Блюдечко с раствором мыла, соломинка или свернутый трубочкой кусок бума­ги вот и все, что нужно для получения прозрачных, переливающихся всеми цветами радуги шариков, медлен­но парящих в воздухе, перемещающихся от малейшего дуновения, вызванного взмахом руки.

Отдельный мыльный пузырек имеет форму шарика, а когда пузырьков много, они деформируют друг друга. На рисунке показаны не детали кольчуги рыцаря, а обык­новенная пена, увеличенная в 25 раз. Форма такой мно­жественной пены-полиэдрическая. Эти пены и исполь­зуют в технике. Такие пены могут быть очень прочными и не разрушаться десятилетиями.

Целые отрасли промышленности имеют в своей осно­ве различного рода процессы, связанные с пенообразова - нием. С помошью пены ускоряют технологические опера­ции и уменьшают расход топлива и энергии при производстве многих материалов, снижают вес изделий и конструкций, улучшают вкус продуктов питания, очи­щают жидкости и газы, стирают одежду, чистят помеще­ния, машины. И многое, многое другое.

Однако в технике и в быту образование пены очень часто вызывает немало осложнений и забот. Она нару­шает работу котлов высокого давления и магистральных трубопроводов для жидкостей, снижает эффективность работы сахарных и бумажно-целлюлозных заводов. Пена портит кинопленку и ухудшает качество окраски тканей, выводит из строя автоматику и снижает выход антибио­тиков на заводах медпрепаратов. Один пузырек газа в аппарате искусственного кровообращения может стать причиной смерти больного на операционном столе.

И полезная, и вредная... Такова диалектика.

Только точные научные знания о структуре и свой­ствах пены, способах регулирования ее основных характе­ристик позволяют создавать устойчивые пены для одних производств и применять эффективные меры для предот­вращения пенообразования или для разрушения пены в других случаях.

Человек издавна наблюдает пену, исследует всесто­ронне, заставляя ее служить себе. Мыльные пленки изу­чали знаменитые люди - Ньютон, Кельвин, Лаплас, Гёте. И сейчас еще разгаданы далеко не все ее тайны. Из­вестный советский ученый академик Петр Александрович Ребиндер, представляя советскому читателю книгу Ч. Бойса «Мыльные пузыри», писал около 10 лет назад в журнале «Химия и жизнь»: «Мыльный пузырь не ис­черпал себя и по сей день». И сейчас-тоже. Свидетель­ство тому-сотни публикуемых ежегодно научных работ по теории пенообразования и пеногашения, а также все

Новые и новые примеры использования пены в научных исследованиях, технике, сельском хозяйстве, быту.