БИОФИЗИКА, 2015, том 60, вып. 4, с. 823-828
ДИСКУССИИ =
УДК 53.043
ОСОБЕННОСТИ НАГРЕВАНИЯ ВОДЫ БИОЛОГИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ © 2015 г. И.М. Агеев, Ю.М. Рыбин, Г.Г. Шишкин
Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет), 125993, Москва, ГСП-3, Волоколамское шоссе, 4 E-mail: imageev@mail.ru, ggshiskin@mail.ru Поступила в p едакцию 10.02.14 г. Посте победней доpаботки 16.04.15 г.
Пpедставлены pезультаты экcпеpиментов по изучению ^ичин отклонения темпеpатуpного коэффициента электpопpоводноcти воды ^и нагpевании ее pукой в cpавнении c нагpеванием электpичеcким иcточником тепла той же темпеpатуpы. Полученные pезультаты позволяют cделать пpедположение о двуx возможныx пpичинаx наблюдаемого явления, ^TOph^ cвязаны c pазличием cпектpального cоcтава излучения pуки по cpавнению c электpичеcким иcточником тепла и c pаcтвоpением в воде утаеки^ого газа, выделяемого чеpез кожу pуки.
Ключевые слова: эмиссия, излучение, электропроводность, поглощение, диссоциация.
Вода является крайне чувствительным веществом, физические паpаметpы котоpого из-меняютcя пpи пpактичеcки любом внешнем воз-дейcтвии. Библиогр афия по этому вопp оcу весьма обшиpна, пpичем иccледователи уделяют оcновное внимание дейcтвию на воду электро -магнитныx излучений и полей pазличныx чаcтот и интенcивноcтей. В качеcтве пpимеpа можно привести работы [1,2]. В наших работах [3-5] сообщалось о корреляции электрофизических свойств воды и параметров солнечной активности, а также о воздействии на нее слабых магнитных полей, сравнимых с геомагнитным полем. В работе [5] представлены результаты экспериментальных исследований, свидетельствующих о том, что при нагревании воды рукой измеренный относительный температурный коэффициент электропроводности оказывается значительно больше, чем при нагревании физическим источником энергии.
Это говорит о наличии факторов физической или химической природы, действующих на воду при выполнении измерений. Действительно, любой живой организм формирует в окрестности своего обитания сложную по со -ставу физико-химическую среду, которая включает большое количество химических веществ, находящихся в газообразном состоянии, а также различного рода физические поля [6]. Комплексное воздействие указанной среды на воду может вызывать наблюдаемый эффект. Остается невыясненным вопрос о том, какие именно из всех компонент оказывают наибольшее влияние на воду. Очевидно, в первую очередь в качестве наиболее значимой физической компоненты следует рассмотреть электромагнитное излучение руки в инфракрасном диапазоне, а в качестве химической - углекислый газ, выделяе-
мый через кожу руки [7], поскольку эти составляющие значительно больше по интенсивности и концентрации соответственно в ср авнении с другими физико-химическими компонентами эмиссии. Углекислый газ растворяется в дистиллированной воде с образованием ионов во-дор ода и кислотного остатка угольной кислоты. Значительное изменение электр опроводности воды при растворении в ней малых доз углекислого газа подробно исследовано и описано в работе [8].
К настоящему времени накоплено достаточное количество экспериментальных данных, демонстрирующих, что многие физические свойства воды, например спектр поглощения или удельная электр опроводность, зависят не только от значения ее температуры, но и от материала источника тепла [9,10]. Это связано с различиями спектров излучения нагр етых твердых тел, которые могут изменяться в широких пределах [11]. В работе [9] сообщается, что коэффициент прозрачности и электропроводность воды при нагревании ее различными источниками тепла варьирует в пределах 5-8%. При воздействии на воду рукой это значение может быть больше и достигать нескольких десятков процентов [10,11].
В данной работе экспериментально исследованы аномальные изменения электропроводности воды при нагревании ее биологическим объектом (рукой оператора). Сравнение этих результатов с результатами, полученными при нагревании воды электрическим источником тепла, а также эксперименты с этанолом позволили определить долю физических (излучение) и химических (С О2) компонент, эмитированных кожей руки, и высказать предположение о механизме действия физической компоненты, свя-
занным с особенностями спектра излучения руки.
ЭК СПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Водно-электрический датчик, использовавшийся в экспериментах, представлял собой открытую кондуктометрическую ячейку, выполненную из диэлектрического матер иала в форме плоского параллелепипеда с двумя металлическими электродами из нержавеющей стали или из платины (размеры 40 х 20 х 10 мм, объем воды около 1 см3). Электр оды плоской или цилиндр ической формы устанавливали в непосредственной близости от узкой вертикальной стенки датчика. В центре донной части датчика располагали терморезистор для измерения температуры воды. При изготовлении корпуса датчика применяли такие материалы, как полистирол, полипропилен и полиэтилен. В экспериментах было испытано несколько различных модификаций датчиков, однако описанная конструкция обладала наиболее хорошими электрофизическими и эксплуатационными характеристиками. Устройство датчика и экспериментальная техника более подробно описаны в работах [5,10,11].
Площадь поверхности воды в датчике пример но совпадала с размерами наиболее излучающей центральной внутренней части ладони оператора. Ладонь была выбрана из соображений удобства проведения экспериментов, и, кроме того, эмиссия физико-химических компонент из ладони оказалась выше, чем из других частей тела человека. Перед воздействием руки оператора тщательно очищали от посторонних загрязнений и протирали медицинским спиртом.
На электроды подавали переменное синусоидальное напряжение частотой 200-300 Гц и амплитудой 0,5 В, формируемое цифровым генератором. Регистрацию тока, протекающего через датчик, производили с использованием аналого-цифрового преобразователя. В экспериментах использовали полученную стандартным методом бидистиллированную воду с удельной пр оводимостью около 2 мкСм/см.
Измерения выполняли одновременно с использованием двух одинаковых датчиков, на один из которых осуществлялось воздействие, а второй использовался в качестве контрольного.
Последовательность действий (процедур) при исследовании обычно состояла в следующем. В датчики заливали воду и выдерживали несколько минут для выравнивания температуры по объему и со стенками датчика. Затем производили нагревание воды излучением от
электрического источника тепла на 1-2 градуса. В качестве такого источника применяли электрический нагр еватель, представляющий собой медную пластинку с черненым диэлектрическим покрытием. Нагр еватель (так же как и руку) располагали над открытой поверхностью воды, на расстоянии около 3-5 мм. Необходимый зазор устанавливали с помощью диэлектрической накладки на датчик.
Эксперименты показали, что нагревание воды излучением такого источника тепла приводило к увеличению ее удельной электропроводности по величине, близкой к справочным данным (2-2,5% при нагревании на 1°С). Затем убирали электрический нагреватель и повторяли процедуру, нагревая воду рукой оператора. Ток электрического нагревателя устанавливали из условия, чтобы приращения температуры воды при нагревании воды рукой и при использовании нагревателя были одинаковыми. Типичное время воздействия равнялось одной минуте.
Для количественной оценки эффекта использовали температурный коэффициент электропроводности, показывающий величину относительного изменения проводимости в про -центах при изменении температуры на один градус.
Экспериментальная аппаратура обеспечивала относительную точность измерения удельной электропроводности воды не ниже 0,01 мкСм/см и относительную точность измерения температуры воды - не ниже 0,01 °С.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Ранее проведенные исследования изменения температурного коэффициента электропроводности воды при нагревании ее излучением руки экспериментатора показали существенное отличие по сравнению с подобным воздействием электрического нагр евателя [5,10-12]. В качестве примера на рис. 1 показано типичное изменение электропроводности воды при нагревании ее одновременно в двух одинаковых датчиках. При температуре около 24,5°С в одном из датчиков (кривая 1) электрический нагреватель был заменен рукой оператора. Видно, что нагревание рукой характеризуется значительно большим температурным коэффициентом.
Для выяснения причины наблюдаемого отличия были проведены аналогичные измерения с использованием в качестве нагр евателя различных материалов. На рис. 2 представлены кривые зависимости удельной электропроводности воды от температуры при нагревании ее источниками тепла, изготовленными из различ-
О C ОБЕННОС ТИ НАГРЕВАНИЯ ВОДЫ БИОЛОГИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ 825
Рис. 1. Зависимости удельной электропроводности воды пр и нагр евании ее физическим источником тепла - кривые 2 и 1 до Т = 24,5°С и рукой оператора - кривая 1 после Т = 24,5°С.
ных матер иалов. Цифр ами около кр ивых обозначены соответственно: 1 - табличное значение темпер атур ного коэффициента электр опр оводности воды 2,5%/град, 2 - медь, 3 - лавсан, 4 - стекло, 5 - триацетат целлюлозы, 6 - свинец, 7 - целлофан, 8 - магний, 9 - рука экспериментатор а. Нетрудно видеть, что темпер атур-ный коэффициент при использовании нагретых меди, лавсана, стекла и триацетата целлюлозы имеет значения, близкие к 2,5%/гр ад. Вместе с тем при нагревании воды свинцом, целлофаном и магнием, спектр альный со став излучения ко-тор ы х в большей степени отличается от спектр а излучения чер ного тела, темпер атур ный коэффициент электропроводности был заметно больше. Тем не менее и в этом случае эффект оказался выр ажен заметно слабее, чем пр и нагр евании воды рукой.
Для выяснения р оли химического факто р а (эмиссия С О 2), котор ый нар яду с физическим фактор ом (излучение руки опер атор а) может пр иводить к наблюдаемому явлению, были пр о -ведены сер ии экспер иментов с использованием вместо воды этанола (96% спир та по объему). На ри с. 3 пр иведены к р ивые, иллюст р ир ующие р езультаты этих экспе
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.