Жидкости

К счастью или нет, но я не мог думать ни о чем, кроме керосина — и замечательного фокуса, который изобретатели середины XIX в. использовали для переработки сырой нефти: метода перегонки. Ар-Рази для этого применял аппарат, известный как аламбик, — примерно то же, что мы сегодня называем дистилляционными, или ректификационными, сосудами. Это те самые колонны, которые торчат вверх из всех нефтеперегонных заводов.

Сырая нефть — смесь углеводородных молекул различной формы: и длинных, как спагетти, и более компактных, и замкнутых в кольца. Хребет каждой такой молекулы состоит из атомов углерода, связанных последовательно в цепочку. С каждым атомом углерода связаны также два атома водорода, при этом есть множество вариантов молекул, различающихся формой и размерами: атомов углерода в молекуле может быть от пяти до нескольких сотен штук. Молекул с числом атомов углерода меньше пяти очень мало, потому что они склонны существовать в форме газов: это метан, этан и бутан. Чем длиннее молекула, тем выше температура кипения вещества — и вероятность того, что при комнатной температуре оно будет жидкостью. Это верно для углеводородных молекул с числом атомов углерода примерно до сорока. Если молекула еще больше, то она практически не может плавать, и вещество становится смолой.

Смесь углеводородных молекул в составе сырой нефти (показаны только атомы углерода)

При перегонке сырой нефти первыми выделяются самые маленькие молекулы. Молекулы углеводорода с числом атомов углерода от пяти до восьми образуют светлую прозрачную и чрезвычайно горючую жидкость. Точка возгорания для нее равна –45 °C, то есть даже при минусовых температурах она легко вспыхивает. Так легко, что заливать ее в масляную лампу опасно. Поэтому в самом начале развития нефтяной промышленности эту жидкость считали отходом производства и выбрасывали. Позже, когда мы лучше разобрались в ее достоинствах, мы ее оценили — особенно за то, что, если ее смешать с воздухом и поджечь, она дает достаточно горячего газа, чтобы двигать поршень машины. Позже ее назвали бензином и начали использовать как топливо для двигателей внутреннего сгорания.

Более крупные молекулы с числом атомов углерода 9–21 образуют прозрачную светлую жидкость с более высокой температурой кипения. Она испаряется медленно, ее не так просто поджечь. Но поскольку каждая молекула в ней довольно велика, если реакция с кислородом всё же возникает, энергии в ней выделяется много, причем в виде горячего газа. Однако жидкость не загорится, если ее не впрыснуть в воздух; кроме того, ее можно сжать до высокой плотности, прежде чем она самопроизвольно вспыхнет. Именно этот принцип открыл в 1897 г. Рудольф Дизель, имя которого в итоге получила жидкость, ставшая основой его грандиозного изобретения — самого успешного двигателя XX столетия.

Но во времена младенчества нефтяной отрасли, в середине XIX в., дизельный двигатель еще не был изобретен, зато имелась настоятельная потребность в горючей жидкости для масляных ламп. И производители создали жидкость, в которой молекулы содержали по шесть — шестнадцать атомов углерода. Она где-то посередине между бензином и дизельным топливом. Имеет достоинства дизельного топлива — не испаряется настолько быстро, чтобы образовывать взрывоопасные смеси, — но при этом с очень низкой вязкостью, близкой к вязкости воды. Капиллярное поднятие у нее проходит великолепно, что позволяет пламени гореть очень ярко. Жидкость оказалась дешевой и эффективной и не требовала для производства оливковых рощ или китов. Это был керосин — идеальное ламповое масло.

Но безопасен ли он? На какое-то время мое сознание отвлеклось от происходящего — я пытался расслабиться, следуя невысказанному совету Сьюзен, — но теперь внимание вновь переключилось на бортпроводников. Они, продолжая инструктаж по безопасности, перешли к рассказу о спасательных жилетах. На каждом из них уже был такой жилет, и проводники делали вид, что свистят в свисток. Я представил себе, каково это — выжить при аварийной посадке на воду и оказаться в море, возможно ночью, пытаясь свистеть. Я также подумал о том, что происходит с керосином в баках самолета в случае такой посадки. Может ли он взорваться?

Структурная формула молекулы нитроглицерина