Научно-иследивательский проект "Механизм влияния магнитного поля на свойства воды, новые факты и перспективы."

Научно-практическая конференция «Научный Олимп - 2021»

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

“Южно – Уральский государственный колледж”

Кыштымский филиал

  Направление - естественно научное

Секция «Физика»

О механизме влияния магнитного поля на свойства воды,

новые факты и перспективы.

              Автор:

Русаков Максим и Смирнова Рита

«Кыштымский филиал ГБПОУ

«ЮУГК»,168-Р

Научный руководитель:

Кожедуб Е.А

преподаватель ГБПОУ “ЮУГК”

Кыштымский филиал

Кыштым 2021

Оглавление

Введение..................................................................................................................... 3

     Глава 1. Что такое магнитная вода.

1.1. История изучение магнитной воды................................................................... 4

1.2. Свойства магнитной воды....................................................................................5

1.3.Способы получения...............................................................................................7

1.4. Области применения............................................................................................8

     Глава 2. Магнитное поле и его влияние на растительный мир

2.1. Понятие о магнетизме, свойства магнитов, магнитное поле земли...............10

2.2. Влияние магнитного поля на растения.............................................................12

2.3. Эксперимент и его описания, приложение......................................................13

2.4. Обсуждение результатов....................................................................................15

Заключение................................................................................................................16

Список использованной литературы.......................................................................17

Введение

Актуальность. Магнитное поле важно для человека.  При всей важности магнитного поля сегодня люди испытывают в нем недостаток.  Это явление называется "синдром дефицита магнитного поля", оно было открыто еще пятьдесят летназад японским профессором Накагава.  А причиной этого дефицита стало современное обилие техники и прочих предметов из металла, которые сильнопритягивают к себе магнитное поле, тем самым, искажая его естественное распределение.  Помочь в лечении "синдрома дефицита магнитного поля"призвана магнитотерапия,  воздействующая на человеческий организм при помощи низкочастотных магнитных полей.Омагниченная вода — это одна из разновидностей подобного рода терапии.

 Новизна. Многолетний повышенный интерес к омагниченной воде со стороны

 теоретиков и экспериментаторов, перспектива их широкого использования

 привели к тому, что к настоящему времени наука занялась изучением,

 чрезвычайно интересной и практически полезной областью исследований

 свойств омагниченой воды, находящейся на стыке физической химии

 коллоидов, физики магнитных явлений и магнитной гидродинамики. По мере

 изучения всего многообразия физико-химических свойств омагниченной воды,

применения в различных областях науки и техники расширяется, а потребность

в знаниям омагнитной воды всё больше возрастает. Услышав мы

 заинтересовались  данным фактом и захотели изучить особенности и свойства

 данной воды.

Цель работы:

 1) Изучить физические свойства магнитной воды и выяснить чем она отличается от обычной воды.

 Задачи:

1) Познакомиться с методом получения магнитной воды  

2) Собрать и проанализировать информацию по проблеме исследования.

3)С помощью исследований определить есть ли различие между физическими свойствами магнитной воды и обычной воды.

4)Узнать новые факты и преспективы данной воды                                        

История изучения магнитной воды

О том, что магнитное поле каким-то неизвестным образом и в каком-то малопонятном направлении изменяет свойства воды, было известно алхимикам давно, еще в ХIII в. (в частности, де Герсю из Женевы). Но лишь в 20 веке на это явление стали обращать внимание физики и биологи, и чем дальше - тем больше. Ученые стали обращать внимание на магнитное воздействие и стали задумываться о том, как это использовать на благо человечества. В 20 веке много опытов проводил гелиобиолог Чижеский. Он одним из первых доказал связь активности солнца и заряженных частиц. Хотя связь между активностью Солнца и работой заряженных частиц никто не оспаривал. Большинство споров стало возникать, когда пытались обрисовать и доказать связь между природными явлениями и изменениями свойств воды. Первый патент на прообраз противонакипного устройства получил Вермайерн в далеком 1945, когда в Европе еще грохотала война. Суть его изобретения сводилась к тому, что паровые котлы работали на волшебной воде. Как следствие накипной слой уменьшался. В тридцатых годах советские физики обнаружили, что если поместить пересыщенные водные растворы солей в магнитное поле, то существенно изменяется процесс выпадения кристаллов. Итальянский ученый Дж. Пиккарди заметил, что если надеть на сосуд с водой металлический колпак, поглощающий электромагнитные волны, окружающие Землю, то это заметно сказывается на скорости осаждения в воде тончайших коллоидных частиц. Позже сотрудниками Харьковского инженерно-экономического института было установлено, что воздействие в течение долей секунды относительно слабым магнитным полем на воду изменяет почти все ее физико-химические свойства: величину поверхностного натяжения, вязкость, электропроводность и даже плотность. В Институте горного дела им. А. А. Скочинского было установлено, что магнитная обработка воды и суспензий значительно влияет и на процессы, связанные со смачиваемостью твердых тел водой. Многое еще изучается и сегодня.

Свойства магнитной воды

Постараемся разобраться, что будет, если к определённому кубическому объёму воды приложить постоянное магнитное поле. В этом случае все молекулы воды, представляющие собой маленькие заряжённые диполи выстроятся вдоль силовых линий магнитного поля, т.е. вдоль оси X . При тепловом движении дипольной молекулы воды перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, вдоль оси Y ( см. вектор V ), будет возникать момент сил F1, F2 ( сила Лоренса ), пытающихся развернуть молекулу в горизонтальной плоскости. При движении молекулы в горизонтальной плоскости, вдоль оси Z , будет возникать момент сил в вертикальной плоскости. Но полюса магнита будут всегда препятствовать повороту молекулы, а следовательно и тормозить любое движение молекулы перпендикулярно линиям магнитного поля. Таким образом, в молекуле воды, помещённой между двумя полюсами магнита остаётся только одна степень свободы – это колебание вдоль оси X - силовых линий приложенного магнитного поля. По всем остальным координатам движение молекул воды будет тормозиться. Таким образом, молекула воды становится как бы "зажатой" между полюсами магнита, совершая лишь колебательные движения относительно оси X. Причём определённое положение диполей молекул воды в магнитном поле вдоль силовых линий поля будет сохраняться, тем самым делая воду более структурированной и упорядоченной. После воздействия на воду магнитного поля омагниченная вода становится более структурированной, чем вода обычная. В ней увеличивается скорость химических реакций и кристаллизации растворенных веществ, интенсифицируются процессы адсорбции, улучшается коагуляция примесей и выпадение их в осадок. Воздействие магнитного поля на воду сказывается на поведении находящихся в ней примесей, хотя сущность этих явлений пока точно не выяснена. В.И. Классен, известный ученый в области магнитной обработки воды, подразделяет имеющиеся на этот счет гипотезы на три основные группы: «коллоидные», «ионные» и «водяные».

           В соответствии с первой гипотезой предполагается, что магнитное поле, действуя на воду, может разрушать содержащиеся в ней коллоидные частицы: «осколки» образуют центры кристаллизации примесей, ускоряя их удаление. Наличие ионов железа интенсифицирует появление зародышей кристаллизации, что приводит к образованию непрочного осадка, выпадающего в виде шлама.

Доказано, что омагниченная вода обладает повышенной проницаемостью сквозь клеточные мембраны, бактерицидностью, очищает сосуды от чужеродных белков, снижает количество холестерина в крови и печени, повышает обмен веществ, способствует мягкому раздроблению камней в желчном пузыре и почках, регулирует артериальное давление и повышает тонус организма, а также стимулирует иммунитет, регенерацию клеток, а это особенно важно при наличии вялотекущих воспалительных процессов, незаживающих ран и переломов. Еще установлено, что если, если такой водой поливать семена помидоров, а затем рассаду, то выращенные плоды будут размером с небольшой арбуз

Приведем перечень основных изменений, наблюдавшихся у природной воды, обязательно протекающей в магнитном поле:

1) ускорение коагуляции и (слипания) взвешенных в воде твердых частиц;

2) образование кристаллов соли при выпаривании не на стенках, а в объеме;

3) изменения смачиваемости твердых поверхностей;

4) ускорение и усиление адсорбции;

5) ускорение растворения твердых тел;

6) изменение концентрации растворенных газов;

Способы получения

Существует несколько способов приготовления магнитной воды. Первый способ таков: надо налить в сосуд, который закрывается герметически, 6 литров обычной (но подслащенной) воды. На 1 литр- 1 десертная ложка сахара. После чего выпарить 2 литра и собрать капли конденсата в стеклянную банку, одновременно пропустив его через емкость, наполненную размельченным активированным углем. Емкость можно изготовить так- завернуть раздробленные таблетки угля в несколько слоев марли и положить получившийся фильтр в обыкновенную пластиковую воронку. На выходную часть воронки нужно закрепить кольцевой магнит, а под стеклянную банку положить плоский магнит. Северные полюса обоих магнитов должны быть обращены к воде. Это означает, что верхний магнит надо повернуть северным полюсом вниз, а нижний- вверх.

После того как 2-литровая банка наполнится конденсатом, ее нужно охладить при температуре около нуля в течение 8 часов. Из 2 литров конденсата толь ко верхняя треть воды станет омагниченной. После того как 8 часов пройдут, эту треть нужно аккуратно собрать катетером. Для тех, кому первый способ показался слишком сложным, можно предложить попробовать другой вариант. Для этого необходимо взять обычную лейку и два кусочка магнита, которые притягиваются друг к другу. После чего магниты нужно прикрепить к носику лейки, и можно считать устройство готовым. Осталось только пропустить через носик воду, можно даже не один раз.

Теперь о сроках хранения омагниченной воды. Надо сказать, что по сравнению с другими магнитная вода очень недолго сохраняет свои полезные свойства- всего трое суток после приготовления. В крайнем случае при полном отсутствии времени для проведения подготовительной работы можно приобрести магнитную воронку в аптеке.

Области применения

Омагниченную воду, используют для питания котлов, так как после обработке,  в ней накипь резко уменьшается накипь. Этот способ оказался столь эффективным и экономичным, что в разных странах Европы и Америки ряд фирм стали выпускать в продажу специальные различной конструкции установки для омагничивания промышленных вод. Сейчас подобный механизм широко используется в изготовлении бытовых водонагревательных приборах.

Большая эффективность применения омагниченной воды наблюдается при производстве бетона, затвердение которого ускоряется с 28 до 7 дней, а прочность повышается в среднем на 45%. При этом расход цемента сокращается приблизительно на 16%.

Магнитная обработка воды применяется и для очистки питьевых и промышленных вод с целью убыстрения процесса коагуляции, когда скорость слипания мелких взвешенных частиц возрастает на 20-90%. Она применяется также при обогащении полезных ископаемых в процессах флотации. Повышение способности омагниченной воды к смачиваемости поверхностей используется для улавливания водой пыли в воздухе.

Омагничивание успешно применяется на водопроводных станциях при значительной мутности природных вод; аналогичная обработка промышленных стоков позволяет быстро осаждать мелкодисперсные загрязнения. И здесь магнитная вода служит делу охраны водоемов, предотвращая попадание в них вредных примесей.

Омагниченная вода применяется не только в промышленности, также успешно ее используют и в сельском хозяйстве. Например, пятичасовое замачивание семян свеклы в магнитной воде заметно повышает урожай; полив магнитной водой стимулирует рост и урожайность сои, подсолнечника, кукурузы, помидоров. В некоторых странах магнитная вода служит и медицине: она помогает удалять почечные камни, оказывает бактерицидное действие. Таким образом, магнитное воздействие на воду вызывает множество эффектов, природу и область применения которых еще только начинают изучать. Проникновение в суть этого явления откроет не только практические возможности, но и новые свойства воды.

Понятие о магнетизме, свойства магнитов, магнитное поле земли

Магнетизм связан с тем, как располагаются атомы в материале. Каждый атом это крошечный магнит. Если все они выстроятся правильно, то их магнитные поля сложатся в большое магнитное поле и получится привычный нам магнит. К магнитам применимо правило «противоположности притягиваются». Если попытаться соединить одинаковые полюсы двух магнитов, то они оттолкнутся под воздействием магнитного поля. Магнитное поле представляет собой особый вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами (электронами, протонами и т. д.). Магнитное поле существует вокруг проводников с током, живых организмов, а также вокруг Земли. Земля это гигантский магнит, у неё есть северный и южный магнитные полюсы, а также магнитное поле, которое охватывает всю поверхность и даже ближний космос. Магнитное поле Земли уменьшает влияние на всё живое губительных космических лучей. Явление магнетизма известно людям очень давно. Свое название оно получило от города Магнетии в Малой Азии. Известны случаи, когда большие запасы магнитного железняка, лежащие глубоко в недрах земли, давали о себе знать на поверхности. Еще в древности жители деревень расположенных у подножия горы на территории Южного Урала в Челябинской области заметили, что на горе почти не живут звери, а птицы стараются облетать ее стороной. Это сейчас мы понимаем, что животные очень восприимчивы к магнитному излучению и не очень его любят, а в то время люди, видя столь необычное поведение зверей, пугались и начинали тоже сторониться горы. Прошло много лет, ученые изобрели компасы - и сразу же выяснилось, что при приближении к горе стрелка компаса начинает без видимых причин отклоняться. Тогда-то гора и получила свое современное название — Магнитная.

Итак, магнетизм – это сила, которая действует на расстоянии и вызывается магнитными полями.

К основным свойствам магнитов относятся следующие:

1. каждый магнит создает вокруг себя магнитное поле,

2. каждый магнит имеет один северный и один южный полюс,

  3) противоположные полюсы магнитов притягиваются, а одноименные отталкиваются.

Магнитное поле Земли – (также известное как геомагнитное поле) это силовое поле, образующееся от внутреннего ядра Земли и охватывающее всю её поверхность и даже ближний космос. Возьмем данные определения за основу в нашей работе.

Влияние магнитного поля на растения

В наше время, в век новейших технологий, известны многие интересные факты о влиянии магнитных полей на некоторые живые организмы. Нами была найдена информация о том, что на растения магнитное поле Земли влияет положительно, изолирование растения от магнитного поля  ведет к ухудшению роста и развития растений.

Рассмотрим некоторые факты влияния магнитного поля на различные функции растений в зависимости от их ориентации в магнитном поле. Канадские ученые проводили эксперименты с семенами кукурузы и пшеницы. Семена смачивались и укладывались проростками вдоль линий геомагнитного поля. Те семена, которые были ориентированы к югу, взошли раньше других, их корни и стебли росли быстрее. В то же время, если пшеницу посеять рядами с запада на восток, то она дает лучший урожай, чем посеянная рядами с севера на юг . Если зародыш семени растения направлен в сторону южного геомагнитного полюса, то корни выросшего из него растения ориентируются определенным образом. Очень сильные магнитные поля вызывали у растений подавление роста корней, уменьшение фотосинтеза и другие неблагоприятные эффекты. Другие ученые склоняются к позитивным характеристикам при использовании умеренного магнитного поля для выращивания растений, так как улучшается их рост и развитие. Если же защитить растения от магнитного поля Земли, то это существенно скажется на их росте. У одних растений рост ускоряется, а у других рост тормозится. Если прорастающие семена хвойных пород заэкранировать от магнитного поля Земли, то удлинится период их пребывания в состоянии покоя, уменьшается всхожесть семян. У растений, которые длительное время находились в среде без магнитного поля, отмечаются многие нарушения.  Было показано, что в магнитном поле Земли ориентируются даже водоросли. Поэтому помещение растений в непривычную среду, с точки зрения силы магнитного поля, должно, по нашему предположению, изменить рост растений и их развитие.

Эксперимент и его описания,приложение

При проведении работы использовались следующие методы исследования: изучение литературы, наблюдение. Экспериментальная работа проводилась нами. В качестве актуального примера магнитного поля мы взяли естественное магнитное поле Земли, а также магнит, помещенный рядом с экспериментальными образцами.

Цель эксперимента – осуществить проверку гипотезы: если поместить растения в магнитное поле большой мощности, то это отразится на скорости их роста и изменит их свойства. Экспериментальная работы была разделена на несколько этапов, каждый из которых фиксировался на фото- или видеокамеру.

1 этап – изучение доступной в библиотеках и сети Интернет литературы.

2 этап – изучение свойств магнитов, природы магнетизма.

3 этап – подготовка материала к проведению опытов. Были закуплены семена растений : лук. Семена замачивались по одинаковой методике для их проращивания. Проращивание семян применялось для того, чтобы исключить влияние случайного фактора неоднородной всхожести.

4 этап – пророщенные семена высажены в одинаковые условия, начато наблюдение за их ростом в условиях естественного геомагнитного поля. Произведено первое измерение длины ростков каждого вида растений. Результаты занесены в таблицу

5 этап – разделение ростков на 2 группы.  Одна группа является контрольной и продолжает развитие в условиях геомагнитного поля. Рядом с другой группой помещен мощный магнит. Наличие сильного магнитного поля магнита подтверждено компасом, стрелки которого четко реагируют на разные полюса магнита.

6 этап – наблюдение за ростом экспериментальных и контрольных растений. Производился регулярный полив растений одинаковым количеством воды для всех групп. Повторные измерения длины ростков проводились 1 раз в 7 дней. Всего произведено 3 измерения. Результаты заносились в таблицу.

 7 этап – сравнение результатов и выводы по экспериментальной части

Приложение

1 группа контрольная                                              2 группа         экспериментальная                                                 

Обсуждение результатов

Мы решили, что наиболее доступным и правильным методом, который наглядно покажет различия между экспериментальной и контрольной группами, будет сравнение средней длины ростков растений в начале и в конце эксперимента. Все измерения проводились одинаковым инструментом, в одинаковых условиях. Результаты занесены в таблицу  При анализе результатов видно, что в начале эксперимента средняя длина ростков растений в экспериментальной и контрольной группах практически не отличалась. К примеру средняя длина ростков лука в контрольной группе 7 см, в экспериментальной группе 9 см,. Дальнейшее наблюдение показало существенные различия в росте и развитии растений находящихся в условиях магнитных полей различной силы. Так все растения контрольных групп уже через 8 дней наблюдения отличались большим ростом и развитием, чем их экспериментальные собратья. К 14 дню эти различия стали еще более очевидными, а рост лука в экспериментальной группе практически остановился.

Из опыта над различными объектами исследования мы сделали вывод, что очень сильное магнитное поле отрицательно влияет на рост и развитие некоторых растений семейств Злаки и Бобовые. И это влияние отмечается уже в самом начале роста.

                                                        15

   Заключение

Естественная вода, как живая система, отзывается изменением своих физических свойств, изменением кластерной структуры на любые внешние физические поля (электромагнитные, техногенные, естественные, гравитационные, космические и прочие). Например, когда взять постоянный магнит небольшой напряженности магнитного поля (100-150 эрстед) и положить на определенное время емкость с водой отдельно на южный полюс и на северный полюс магнита, то под действием магнитного поля свойства этих вод по отношению к воде без ПОЛЯ, различны. Изменения хотя и небольшие, но вода, обработанная северным полем магнита приобретает большую биоэнергетику сравнительно с водой, обработанной южным полюсом магнита. Таким образом, вода отзывается на анизотропию постоянного магнитного поля (левая и правая пространственная ориентация спинов постоянного поля).

Из проведенных опытов можно сделать следующие выводы : Магнит действительно влияет на рост корневой системы комнатных растений . Магнитное поле и омагниченная вода оказывает влияние на рост и развитие растений. мыпредлагаемиспользовать магнитную воду не только для проращивания корневой системы у комнатных растений, но также применять для замачивания семян овощных культур

16

Список использованной литературы

1. Черников Ф.Р. Низкопериодические процессы в водных системах и их реакция на магнитноеполе. Хронобиология сердечно-сосудистой системы. – М.: Изд-во Ун-та дружбы народов им П.Лумумбы. 1988, с. 86 – 87.
2.  Березин М.В., Ляпин Р.Р., Салецкий Ф.М. Влияние слабых переменных магнитных полей нарассеяние света водными системами. – М.: Препринт МГУ Физ. фак. No21, 1988, с. 41.
3. Киселев В.Ф., Салецкий А.М., Семихина Л.П. О влиянии слабых магнитных полей и СВЧ-излучения на некоторые диэлектрические и оптические свойства воды и водных растворов. – М.:Теоретическая и экспериментальная химия, 1988, No 2, с.252- 256.
4.  Семихина Л.П. Изменение показателей преломления воды после магнитной обработки //Коллоидный журнал, 1981, т. 43, No2, с. 401 – 404.
5.  Лобышев В.И., Рыжиков Б.Д., Шихлинская Р.Э. Особенности люминесценции воды,обусловленные полиморфизмом ее структур. – М.: Вестник МГУ, сер. Физика. Астрономия, 36,No2, т. 48, 1995.
6.  Агулова Л.П., Опалинская А.М. Влияние слабого постоянного магнитного поля наавтоколебательную реакцию Белоусова-Жаботинского // Журнал физической химии, 1985, т. 59,No6, с. 1515.

                                                                      17