Энциклопедия воды – статьи, определения, размышления

Мы уже выяснили, что такое облака. Теперь перейдём к ещё одному такому интересному явлению, как роса.

Что такое роса? Все,  наверное, видели её. И поэтому могут описать – мелкие капли влаги на листьях деревьев,  кустов, на траве, на пакетах мусора и других предметов. Причём дождь в это время не шёл. Вот что такое роса. 

Как образуется роса? Очень просто. Возьмите стакан,  налейте в него воду. И поместите в него лёд. Что произойдёт? Сначала – ничего. А потом стакан начинает запотевать. На поверхности стакана образуются мельчайшие капли воды. Затем они укрупняются, увеличиваются,  сливаются в большие капли и скатываются со стакана на стол. Влага берётся из воздуха,  вода распылена в нём постоянно и находится в виде пара. 

В общем-то,  именно так и образуется роса. Только вместо холодного стакана со льдом – трава и листья,  а вместо комнатного тепла поток тёплого воздуха. Листья и трава (и другие предметы) ночью охлаждаются. И если они охладятся до определённой температуры (вспомните,  наш стакан покрылся капельками не сразу, а лишь после того, как следует охладился), а вокруг будет более тёплый воздух,  то из воздуха начинает собираться влага. И образовывать знакомые капли. 

Кстати, в некоторых областях мира росы выпадает так много,  что её можно собирать и использовать для питья. 

Вот и всё про то,  что такое роса и как образуется роса. 

Продолжаем цикл "Последствия жёсткой воды". Первой статьёй была статья "Последствия жёсткой воды | Потери энергии в зависимости от толщины слоя накипи". А теперь перейдём к такому явлению, как затраты моющих средств. А в конце – бонус, вы сможете бесплатно скачать програмку рассчёта годовых затрат мыла на компенсацию жёсткости воды. 

Возможно,  вы сталкивались с таким явлением,  что в жёсткой воде не мылится мыло. А в мягкой может быть даже наоборот – вода кажется мылкой на ощупь вообще без всякого мыла. Это результат воздействия солей жёсткости.

Как работает мыло (и любые другие моющие средства): половина молекулы связывается с жирными загрязнениями,  а вторая половина способна растворяться в воде. В результате жирные загрязнения как бы окружаются кольцом из молекул моющего средства. Причём теперь жир способен растворяться в воде,  поскольку из капли торчат "любящие воду" (гидрофильные) концы молекул моющего средства.

Молекула мыла – это очень очень большой "хвост",  который легко растворяется в жирах. И небольшой конец,  который представляет собой соль кислоты. Если это соль калия, то мы имеем жидкое мыло. Если это соль натрия, то мы имеем твёрдое мыло.

А если вместо калия или натрия присоединится кальций или магний (те самые соли жёсткости, которых полно в воде)? Всё очень просто – связи кальция и магния прочнее, чем связи натрия или калия с жирным хвостом мыла. И получается,  что если вместо нужных калия и натрия "прилипнут" кальций или магний, то мыло перестаёт работать. Почему? Потому что на один "хвост" приходится один калий или натрий. Но кальций и магний "забирают" себе сразу два хвоста. Следовательно,  исчезает та самая гидрофильная,  любящая воду головка,  которая и обеспечивает растворение мыла в воде.

Соответственно, можно подсчитать, сколько моющих средств тратится на компенсацию жёсткой воды.  

В каталоге продукции Puricom я нашёл вот такую вот табличку,  которая показывает затраты мыла в зависимости от жёсткости воды: 

 Имея в руках эти данные, можно заметить,  что зависимость потерь мыла линейная. И, соответственно, вывести формулу для расчёта потерь мыла в зависимости от жёсткости воды: 

 Потери мыла в граммах на литр воды = 0,0011+0,4648*Жёсткость воды в мг-экв/л 

А теперь,  имея на руках все данные, давайте прикинем, каковы годовые потери моющих средств на компенсацию жёсткости воды, например, в Киеве. 

В разных районах Киева жёсткость воды разная. В среднем это 5,8 мг-экв/л. Соответственно,  на компенсацию жёсткости каждого литра воды затрачивается 2,697 грамм мыла. Если вы пользуетесь моющим средством,  эти потери могут быть как больше (за счёт добавок),  так и меньше – за счёт большей эффективности моющего средства по сравнению с обычным мылом.  

Сколько воды "мылится" в день? Сложно сказать, эти данные могут очень отличаться. Но,  наверное, вы согласитесь со мной, когда я скажу, что это большая часть воды в доме. Так как не "мылится" вода только для питья и приготовления пищи. И для туалета,  хотя не всегда. Чтобы выразить численно,  то,  скажем,  50 % всей воды в доме "мылится". Учитывая, конечно же и стирку. 

Итак, в месяц мы тратим примерно 3 кубометра воды. Этот расход,  конечно же, также зависит от конкретной семьи и в первую очередь от количества человек. Но примем эти данные за основу для расчёта. А пересчитать можно всегда. 

Соответственно,  50 % этой воды "мылится". Итого получается 1,5 кубометра мыльной воды, жёсткость которой компенсировалась. 

И теперь всё просто – умножаем потери мыла (выраженные в кг/м3,  чтобы не путались обозначения) на использованную мыльную воду и получаем: 

Потери мыла на компенсацию жёсткости в месяц,  кг = 2,697 кг/м3 * 1,5 м3

Итого месячные потери мыла на компенсацию жёсткости воды составляют (округлённо) 4,04 кг. Эта цифра может немного пугать, но если учесть,  что сюда входит и моющее средство для посуды, и мыло для умывания, и моющие средства для полов и окон,  и мыло для душа и ванной,  и стиральный порошок, то становится понятно – это значение достаточно близко к действительности. 

 Соответственно, годовые потери мыла на компенсацию жёсткой воды составляют 48 кг (округлённо). 

Немало, да? 

Для расчётов годовых затрат мыла на компенсацию жёсткости воды я предлагаю небольшую программку,  в которой вы можете выставить "вашу" жёсткость воды,  "ваше" водопотребление,  и другие значения. Програмка написана в Экселе, вы можете менять значения в зелёных полях на ваши собственные. Жёлтым обозначены результаты. Красные значения – формулы, их менять не стоит. 

Бесплатно скачать программу рассчёта годовых затрат мыла на компенсацию жёсткости воды. 

Удачных рассчётов!

Жёсткая вода – это вода, которая содержит избыток временных солей жёсткости – гидрокарбонатов кальция и магния. Эти соли выпадают в осадок при нагревании, образуя слой накипи. Вот эта самая накипь и является причиной негативных последствий жёсткой воды со всеми вытекающими результатами.

Последствия жёсткой воды, – каковы они? Насколько они критичны, стоит ли вообще бороться с накипью? Среди последствий такие, как перерасход мыла, забитые форсунки, потери энергии, трудноудалимый налёт на раковине.

Потери энергии обуславливаются тем, что слой накипи имеет очень плохую теплопроводность. И для нагрева воды до той же температуры, до которой она нагревалась обычно, требуется затратить больше энергии. Потери энергии зависят от толщины слоя накипи. Зависимость можно представить в виде такой вот таблички (источник – компания Puricom):

Если присмотреться, то видно, что зависимость не линейная. Поэтому, использовав программу Статистика, я вывел такую вот закономерность потери энергии с увеличением слоя накипи (с небольшой погрешностью): 

Где η – потери энергии в долях единицы, h – толщина слоя накипи.

На основе этой формулы я создал простую программку в Экселе, по которой можно рассчитать потери энергии в зависимости от толщины слоя накипи, введя значение толщины в мм в зелёный квадратик. Скачать програмку рассчёта потери энергии в зависимости от толщины слоя накипи. 

На основе этой закономерности можно рассчитать (примерно) потери энергии при любом значении толщины накипи. Примерно – потому, что экспериментальные данные толщины накипи потери энергии зависят от многих показателей; в частности – от состава воды. Поэтому для различного состава воды эти значения отличаются друг от друга.

В общем, формула даёт ориентировочные результаты с небольшой погрешностью в 2-3 %. Для общей оценки потерь – в самый раз.