为什么我们不能制造水?

由:乔什·克拉克|

瀑布图片库长期以来,许多国家的生活中都存在酒水供应不足的问题。在西方世界,这是一个新的,但严重的问题。查看更多瀑布的照片
伊桑米勒/盖蒂图片社

在发达国家正成为一个越来越重要的问题。但对于其他欠发达国家来说,这个问题并不新鲜。几个世纪以来,许多人,尤其是穷人,都很难获得干净的饮用水。在一些地区,水可能是可用的,但通常是疾病缠身的,喝了水可能是致命的。在其他地区,根本没有可行的水供应。

一个2006联合国报告估计,这一数字高达世界的20%人口没有清洁的饮用水[来源:英国广播公司].这让我们思考:如果我们如此迫切地需要它,为什么我们不能创造它呢?

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水是由两个氢原子和一个氧原子组成的。这似乎是非常基本的化学反应,所以为什么我们不把它们粉碎在一起,解决世界上的水资源问题呢?从理论上讲,这是可能的,但这也是一个极其危险的过程。

要产生水,氧原子和氢原子必须存在。把它们混在一起没有帮助;仍然只剩下分开的氢原子和氧原子。每个原子的电子轨道必须相互连接,要做到这一点,我们必须有突然爆发的能量,让这些害羞的东西连接起来。

因为氢是极易燃的,而氧是助燃的,所以产生这种力不需要太大力气。我们所需要的只是一个火花——甚至不是火焰——然后嘣!我们有水。氢原子和氧原子的电子轨道已经结合在一起了。

但我们也会发生爆炸,如果我们的实验足够大,会是致命的。的不幸的软式小型飞船兴登堡号被注入氢气使其漂浮。1937年5月6日,当它在跨大西洋航行后降落到新泽西州时,静止不动(或者根据一些人的说法,是蓄意破坏的行为)引起了氢气的火花。当与空气中的氧气混合时,氢气爆炸了,将兴登堡号包裹在一团在半分钟内完全摧毁了飞船。

然而,这次爆炸也产生了大量的水。

为了创造足够的饮用水来养活全球人口,需要一个非常危险且难以置信的大规模过程。然而,一个多世纪以前,内燃的想法引擎——有控制的反复爆炸——似乎是危险的疯狂。随着水变得越来越少,氢原子和氧原子结合的过程可能会比现在更吸引人。毕竟,需要是发明之母。

但是,有更安全的方法来从稀薄的空气中创造水,而这样做的项目已经在进行中。请阅读下一页,了解一些疯狂的科学家,他们最终可能会解决世界上迫在眉睫的水危机。

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从稀薄的空气中创造水

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卡特里娜飓风过后,AquaMagic在救灾现场。
照片礼貌AquaMagic

我们周围一直都有水,只是我们看不见而已。我们大气中的空气含有不同数量的水蒸气,这取决于天气。当天气炎热潮湿时,蒸发的水分可以占我们呼吸的空气的6%。在寒冷、干燥的日子里,它可能只占空气组成的0.07%[来源:美国能源部].

这空气是水循环,一个地球的过程。粗略地说,水是从河流、湖泊和海洋中蒸发出来的。它被带到大气中,在那里它可以收集到(实际上只是水蒸气的积累)。当云达到饱和点后,水滴就会形成,这就是我们所说的雨。这些雨水从土地上流下,聚集在水体中,整个过程又开始了。

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问题是,水循环会经历干燥期。正因如此,一些发明家开始思考,为什么要等待?为什么不直接把水蒸气从空气中抽出来呢?

一位澳大利亚发明家就做到了。马克斯·威森是Whisson风车,一种使用风力发电从大气中收集水分。Whisson向澳大利亚广播公司指出,水蒸气在世界范围内的底部千米(约0.62英里)的空气中大约有1万亿升(约2.6万亿加仑)。美国广播公司].而且,作为水循环的一部分,这些水每隔几小时就会被替换。

Whisson的风车用制冷剂冷却他的磨坊的叶片,他把它命名为Max Water。这些叶片是垂直放置的,而不是对角放置的,所以即使是最轻微的微风也能使它们旋转。冷却的叶片使空气冷却,使水蒸气浓缩——再次变成液态水。然后将冷凝物收集并储存起来。Whisson的风车每天可以从空气中收集多达2600加仑的水。

惠斯森说,他最大的挑战不是发明背后的工程技术,而是找到支持它的风险投资。他说,人们认为这太好了,不可能是真的。这个问题听起来很熟悉的一对美国发明家,他们有自己的造水发明。

乔纳森·赖特(Jonathan Wright)和大卫·理查兹(David Richards)发明了一种类似于Whisson的机器,只不过它更像一个可折叠的后拉式露营车,而不是风车。这个发明——它的创造者称之为AquaMagic——直接从它周围的区域吸收空气。在机器内部,空气通过一个冷冻盘管冷却。空气冷凝,水被收集、净化,然后通过一个水龙头释放出来。

AquaMagic机器目前的单价约为2.8万美元,它可以在24小时内生产120加仑的纯净水。由于它体积小,可以携带到灾难现场和撒哈拉以南非洲地区。但它也有一个缺点:要生产这么多水,AquaMagic需要大约12加仑柴油燃料。在这一点上,Whisson Windmill(每台售价约4.3万美元)与AquaMagic相比有一个明显的优势:它完全是绿色的。它完全靠风力发电,不需要化石燃料。甚至连冷凝器都要消耗风车涡轮机产生的能量。

说到环境,为什么要麻烦地从空气中收集水呢?为什么不简单地增加降雨量呢?这听起来可能有些牵强附会,但事实就是如此——有时还会带来灾难性的后果。在下一页找出为什么操纵水循环可能不是一个好主意。

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人工降雨和英国灾难

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二战后,英国空军进行了秘密的人工降雨试验。结果是灾难性的。
由赫尔顿存档/盖蒂图片社

HowStuffWorks讨论了中国在2008年北京奥运会开幕式期间的防雨计划北京.这个过程称为云种散播它的工作原理是将碘化银发射到风暴中在活动开始前的几天。中国政府希望它能从本质上“耗尽”现有的云层,确保开幕式有晴朗的天空。

这个国家已经这样做了几十年,并取得了积极的成果。但是在欧亚大陆的另一边进行的另一项人工降雨实验就没那么顺利了。

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第二次世界大战当时,英国政府仍在寻找战胜敌军的方法。纳粹几乎要摧毁英国了,而英国已经开始准备了。英国政府向天空寻求优势。英国皇家空军(RAF)开始试验人工降雨。通过在云层中注入制造大雷雨所需的粒子,英国人可以有效地阻止军队的行动,甚至用雨阻挡敌人的前进。但是人工增雨项目却出了大错。

这并不是说人工降雨的实验没有成功。它工作得太好了。

2001年,英国广播公司(BBC)调查了有关英国皇家空军在英格兰上空播下云层的传言。他们找到了一些飞行员的第一人称描述,这些飞行员参与了一项名为“积云行动”的绝密任务。在1952年8月的这次行动中,英国皇家空军飞行员在云层上空飞行,投下干冰、盐和中国目前使用的碘化银。

仅仅30分钟后,雨就开始从受感染的云层中落下。一开始,被媒体称为“造雨人”的英国皇家空军飞行员庆祝了他们的成功。但不到一周,洪水就来了。到这个月底,英格兰的北德文郡,一个靠近人工降雨实验地点的地区,经历了250倍于正常降雨量的降雨[来源:英国广播公司].

1952年8月15日,大雨开始的那一天,估计有9000万吨的水在一天内流经了林茅斯镇[来源:《卫报》].整棵树被连根拔起,形成了堤坝,让流经林茅斯的两条河流的潮水变得更加强劲。大石头被水流冲走,毁坏了建筑物,把居民卷进了海里。当天共有35名英国人在暴雨中丧生。英国国防部坚称,在林茅斯事件之前,他们没有进行过人工降雨试验。

中国和英国描绘了同一幅画面的两个版本。一方面,这个亚洲国家成功地创建了一个人工降雨项目。他们成功地从根本上为干旱的农田提供了灌溉。但英国的灾难显示了玩弄自然力量的潜在后果。

然而,我们比以往任何时候都更需要水。目前,利用爆炸来生产水是不可行的,而且AquaMagic和Whisson's Windmill的生产规模还不够大,无法满足对水的迫切需求。水是有限的资源,一个生命就够了地球不能没有。

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最初出版:2007年11月2日

如何制作水常见问题

有可能产生水吗?
从理论上讲,这是可能的。你需要将2mol氢气和1mol氧气化合成水。然而,你需要活化能将它们连接在一起并开始反应。
自然界的水是如何形成的?
研究表明,地球上的水来自于太阳形成后不久的小行星和厚重的气体云和尘埃。此外,地球的大气层充满了氧气,氧气与氘和氢结合形成了水。
有能造水的机器吗?
有一种机器可以从潮湿的空气中提取饮用水,叫做大气水发生器。

更多的信息

HowStuffWorks相关文章

更大的链接

  • 近,安德里亚。“空气中的水:澳大利亚的发明可以解决水的担忧。”澳大利亚广播公司。2007年1月31日。http://www.abc.net.au/canberra/stories/s1837203.htm
  • Kinver,马克。水资源政策“辜负了世界上的穷人”。英国广播公司。2006年3月9日。http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4787758.stm
  • Mygatt,伊丽莎白。“世界水资源面临越来越大的压力。”地球政策研究所。2006年7月26日。http://www.earth-policy.org/Indicators/Water/2006.htm
  • “造雨与致命洪水有关。”英国广播公司。2001年8月30日。http://news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/1516880.stm
  • Schirber,迈克尔。“为什么海水淡化不起作用(目前)。”2007年6月25日。LiveScince。http://www.livescience.com/environment/070625_desalination_membranes.html
  • Struglinski,苏珊。“用空气制造水?”犹他州随波逐流。”犹他州的别名早间新闻。2006年9月30日。http://deseretnews.com/dn/view/0,1249,650195226,00.html
  • 维达尔,约翰,温斯坦,海伦。“皇家空军造雨人‘造成了1952年的洪水’。”《卫报》。2001年8月30日。http://www.guardian.co.uk/silly/story/0,10821,544259,00.html

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