4.72. Шампанское в тоннеле

В ноябре 1872 года в Лондоне было завершено строительство тоннеля под Темзой. Высокопоставленные гости спустились вниз, чтобы отпраздновать это событие. Поскольку при строительстве тоннель держали под давлением (чтобы не дать просочиться воде из почвы под рекой), гости сначала вошли в тамбур, где давление воздуха поднималось до тех пор, пока не сравнялось с давлением в тоннеле. Внутри тоннеля в честь окончания работ открыли шампанское, но, к удивлению гостей, оно совсем не пенилось. После торжественной части гости покинули тоннель через тот же тамбур.

Когда давление в шлюзе понизилось до обычного атмосферного давления, приглашенные почувствовали сильное недомогание, а одного из гостей потребовалось срочно отправить обратно в тамбур, где повторно повысили давление. Что же пошло не так?

ОТВЕТ • Когда открывают бутылку с шампанским, растворенная в нем углекислота выходит в виде пузырьков углекислого газа (образуется пена). До того содержимое бутылки находится под большим давлением, и углекислый газ вблизи пробки над поверхностью вина находится в равновесии с углекислотой в растворе. Поэтому в среднем количество молекул углекислоты, покидающих раствор, равно количеству молекул углекислого газа, покидающих пространство под крышкой и растворяющихся в вине. Однако как только бутылку открывают, давление углекислого газа понижается и на какое-то время нарушается равновесие между углекислотой в растворе и углекислым газом над вином. Поэтому число молекул углекислоты, покидающих раствор, становится больше числа возвращающихся молекул углекислого газа. Конечно, при этом сразу возникает поток пузырьков — паров углекислого газа, окруженных жидкой пленкой.

Так происходит при нормальных условиях, но в тоннеле высокое давление затруднило образование пузырьков. Поэтому большая часть углекислоты осталась в растворе. Когда гости пили шампанское, они проглотили большое количество растворенной в нем углекислоты. После того как они покинули тамбур, давление воздуха стало ниже, чем в тоннеле, и растворенная в шампанском углекислота вышла из раствора. Углекислый газ заполнил внутренние органы, у некоторых это вызвало отрыжку. Гораздо хуже было тем, у кого углекислый газ заполнил желудок.

Еще недавно при сооружении тоннелей под реками и заливами строителям приходилось работать в условиях высокого давления. Когда заканчивалась смена и они возвращались на поверхность, им приходилось проходить процедуру декомпрессии, во многом сходную с той, которую проходят глубоководные водолазы. Дело в том, что, когда человек вдыхает воздух под давлением, молекулы азота из воздуха попадают в кровь. При выходе из той части тоннеля, где давление высокое, туда, где давление меньше, азот получает возможность образовывать пузырьки. Эти пузырьки собираются в сгустки, когда двигаются с кровотоком по большим венам (к сердцу). Двигаясь от сердца, они попадают в небольшие кровеносные сосуды и блокируют их. Эти пузырьки могут стать причиной сильных болей, длительной болезни или даже смерти.

В наши дни тоннели прокладывают с помощью управляемых на расстоянии бурильных установок, и рабочим приходится гораздо реже спускаться в участки тоннеля с высоким давлением. А в некоторых случаях тоннели вообще не бурят, а собирают из готовых секций, которые опускают на дно реки и подгоняют друг к другу.