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LIBRI E ARTICOLI
CORSO DI Caviale
Libri e articoli / E poi venne l'inventore
Una storia del genere è accaduta di recente. Un ingegnere era impegnato nel grasso per laccatura dei metalli. Questo è un lubrificante comune a cui è stata aggiunta una piccola percentuale di polvere metallica finemente suddivisa. Durante il funzionamento, le particelle metalliche si depositano sulle superfici di sfregamento e le proteggono dall'usura. Minore è lo spazio tra le superfici, più fini dovrebbero essere le particelle metalliche nel lubrificante. Sorge una contraddizione tecnica: più piccole sono le particelle metalliche, migliore è il lubrificante, ma più difficile è prepararlo. Se agiamo secondo la teoria della risoluzione dei problemi inventivi, dobbiamo prima di tutto immaginare il risultato finale ideale (IFR), ovvero rispondere alla domanda: cosa vorresti ottenere nel caso più ideale? IFR - fantasia, sogno. IFR è irraggiungibile. Ma apre la strada a una soluzione. Ricordi, abbiamo confrontato la teoria della risoluzione dei problemi inventiva con un ponte? Quindi, IFR è uno dei pilastri principali di questo ponte. Qual è il risultato finale ideale per il problema della lubrificazione? Non è difficile rispondere: l'ideale sarebbe macinare particelle metalliche al limite, a singoli atomi. La teoria della risoluzione dei problemi inventiva fornisce, come puoi vedere, un indizio paradossale: "È difficile ottenere piccole particelle metalliche? Quindi, otterremo particelle super-super-super-piccole - è molto più facile". Qui la teoria tace, per il passaggio successivo è necessaria la chimica. L'olio con particelle metalliche di grandi dimensioni è una sospensione meccanica. Se le particelle metalliche vengono frantumate, otteniamo una soluzione colloidale. Infine, se il metallo viene ridotto in atomi o ioni, si otterrà una vera soluzione. Ora possiamo affinare l'IFR: l'ideale sarebbe avere una soluzione di metallo in olio, cioè olio, e in essa singoli atomi di metallo. Sfortunatamente, un tale IFR è irraggiungibile. Anche gli alchimisti sapevano che il simile si dissolve nel simile. L'olio è una sostanza organica, le sostanze organiche si dissolvono bene in esso. Ma i metalli, ahimè, non appartengono alle sostanze organiche. Sulla strada per l'IFR, sorge una contraddizione fisica: gli atomi di metallo devono essere dissolti nell'olio (è necessario lottare per l'IFR!) E non devono essere dissolti (non devi violare le leggi della chimica!). Allontaniamoci un po' dall'IFR: lasciamo che nell'olio non si dissolvano atomi, ma molecole contenenti metallo. Abbiamo usato la tecnica già familiare di "fare un po 'meno di quanto richiesto": non è possibile macinare la sostanza in atomi, va bene, lascia che le particelle della sostanza siano un po' più grandi - non atomi, ma molecole. E la contraddizione scompare immediatamente. Non ci sono atomi di metallo nell'olio (ci sono molecole) - e ci sono atomi di metallo nell'olio (sono inclusi nelle molecole, "nascosti" in esse). Resta da risolvere una domanda: quali molecole prendere? Questa è l'unica chiara possibilità. Le molecole devono contenere un metallo e devono essere organiche. Pertanto, è necessario prendere un composto organometallico. Si dissolverà facilmente nell'olio (la materia organica si dissolve facilmente nella materia organica) e conterrà atomi di metallo. Per risolvere il problema, ho dovuto usare alcuni semplici concetti (IQR, contraddizione fisica, "fare un po' meno del necessario") e una semplicissima regola della chimica (come dissolve come). È vero, il problema non è ancora del tutto risolto. Le molecole di una sostanza organometallica contengono atomi di metallo, ma abbiamo bisogno che gli atomi di metallo non siano in un composto, ma separatamente... Anche qui dobbiamo richiamare la chimica. Affinché un atomo di metallo si separi da una molecola, la molecola deve essere decomposta. Come farlo? Durante le lezioni di chimica, hai organizzato tali esperimenti: hai riscaldato una sostanza e ad una certa temperatura si è decomposta. L'olio si riscalda durante il funzionamento a causa dell'attrito. Se prendiamo una sostanza organometallica che si decompone all'aumentare della temperatura, il problema sarà completamente risolto. Ora vediamo come questo problema è stato effettivamente risolto. L'ingegnere ha prima cercato una soluzione per tentativi ed errori. Ha provato una varietà di metodi per macinare i metalli, ha organizzato esperimenti, ha cercato di trovare una soluzione nella letteratura ... Passarono gli anni, e poi un giorno in una libreria, l'ingegnere sentì uno degli acquirenti chiedere al venditore di dargli un guida ai composti organometallici. L'ingegnere rifletté. Le sostanze organometalliche includono il metallo - volte; sono sostanze organiche, il che significa che si dissolvono nell'olio - due ... Ma questa è esattamente la combinazione richiesta! L'ingegnere acquistò un libro di riferimento, lo sfogliò e trovò immediatamente una sostanza adatta: il sale di cadmio dell'acido acetico. Tali casi sono spesso citati nelle storie sulle invenzioni. Sono tipici quando si lavora per tentativi ed errori. Una persona cerca una soluzione a caso e non si rende nemmeno conto che il problema può essere affrontato scientificamente: formulare un IFR, determinare una contraddizione fisica. Il compito non è suscettibile e la persona cerca di utilizzare tutto ciò che vede o sente. È un bene che qualcuno abbia chiesto in negozio una guida alle sostanze organometalliche. Se non fosse stato per questo indizio casuale, chissà per quanti anni ancora la ricerca sarebbe continuata... Nel capitolo precedente, abbiamo formulato una tecnica: "Se è necessario introdurre un additivo di un'altra sostanza in qualche sostanza, ma per qualche motivo ciò non può essere fatto, la sostanza esistente dovrebbe essere usata come additivo, cambiandola un po'. " Cosa significa "un piccolo cambiamento"? I cambiamenti possono essere fisici: riscaldare, raffreddare, assumere una sostanza in un diverso stato di aggregazione, ecc. E chimici: assumere una sostanza non nella sua forma pura, ma sotto forma di un composto da cui può essere isolata o, al contrario , prendi una sostanza semplice, ma poi, quando ha fatto la sua parte, trasformala in un composto chimico. Darò un altro esempio interessante dell'uso di questa tecnica. I cristalli di ossido di alluminio sono cresciuti da una fusione molto pura. È persino impossibile fondere l'ossido di alluminio in un crogiolo di platino: gli atomi di platino possono entrare nella fusione. In sostanza, questo è un problema inventivo con una chiara contraddizione fisica: ci deve essere un recipiente in modo che il fuso non si rovesci, e non dovrebbe esserci un recipiente in modo che il fuso non venga contaminato. Dovremo fondere l'ossido di alluminio in... ossido di alluminio. Prendiamo un recipiente qualsiasi riempito di ossido di alluminio e riscaldiamo l'ossido in modo che si sciolga solo la parte centrale. Il risultato è una fusione di ossido di alluminio nel "crogiolo" di ossido di alluminio solido. Per il riscaldamento è necessario utilizzare l'induzione elettromagnetica: la fonte di energia non entra in contatto con la sostanza riscaldata. Va tutto bene, ma l'allumina solida è un dielettrico, non conduce elettricità. Quindi, non c'è induzione elettromagnetica. È vero, l'ossido fuso è un conduttore. Ma la fusione richiede riscaldamento, ma non ci sarà riscaldamento, poiché l'ossido solido è un dielettrico ... Succede spesso con i compiti: se superi una contraddizione, un'altra, ne sorge una terza... È come in una corsa ad ostacoli: superi una barriera, e dopo di essa un'altra barriera e un'altra... Quindi, una contraddizione fisica: pezzi di metallo devono essere aggiunti all'allumina affinché avvenga l'induzione elettromagnetica, e pezzi di metallo non possono essere aggiunti, perché la contaminazione dell'ossido è inaccettabile. L'invenzione che supera questa contraddizione si è rivelata sorprendentemente semplice. Pezzi di alluminio vengono introdotti nell'ossido di alluminio prima della fusione. L'alluminio conduce bene l'elettricità, quindi, sotto l'influenza dell'induzione, si riscalda rapidamente e riscalda l'ossido di alluminio - inizia a sciogliersi. Ora l'alluminio non è necessario, l'ossido fuso stesso conduce corrente. E l'alluminio scompare: ad alta temperatura si brucia semplicemente trasformandosi in ossido di alluminio. E l'ossido, ovviamente, non inquina gli ossidi ... Prova a risolvere un semplice problema. Per ottenere una risposta, devi fare solo due passaggi. Primo passo: immagina la soluzione ideale. Comportati come se fossi un mago. Le cose seguono i tuoi ordini... Il secondo passaggio: pensa a come ottenere la soluzione perfetta senza ricostruzioni e rielaborazioni, con modifiche minime. Problema 33. IL PALLONCINO EDUCAMENTE SEGNALATO... In molte case, i bruciatori a gas funzionano a gas liquefatto. Conservano tale gas in bombole di metallo. Se è rimasto poco carburante, la padrona di casa dovrebbe pensare di sostituire presto la bombola. Ma come fai a sapere che il liquido nel serbatoio è quasi esaurito? Questo compito è stato risolto dai dipendenti di un ufficio di progettazione. Era necessario trovare un modo semplice e conveniente per notare immediatamente che, diciamo, un decimo del liquido rimaneva nel cilindro. - Misurare la pressione del gas? disse pensieroso un ingegnere. - No, non funzionerà niente. Finché c'è almeno una goccia di liquido nel cilindro, la pressione non cambia: il gas esaurito viene reintegrato per evaporazione. - E se pesi il palloncino? chiese un altro ingegnere. No, probabilmente non funziona neanche quello. È scomodo ogni tanto staccare un cilindro pesante, pesarlo, riattaccarlo... E poi è apparso un inventore. "Conosco la soluzione perfetta", ha detto. - La bombola stessa deve cortesemente segnalare che rimane un decimo del liquido. E ha spiegato come ottenere la soluzione perfetta. Che cosa suggeriresti? Si prega di notare che i tubi di vetro non possono essere attaccati al cilindro, è pericoloso.
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