Раздуваем угли
Продуваем шахту.
18+Информационный ресурс. Никотин вызывает зависимость. Потребление табака вредит вашему здоровью.
Продуваем шахту.
Шахту кальяна делают из нержавеющей стали, алюминия, латуни, дерева или стекла — материал определяет вес, стойкость к коррозии и теплопроводность стенок.
У каждого материала — свой набор физических свойств, и один из них регулярно описывают неточно: распространено мнение, что нержавеющая сталь охлаждает дым лучше других металлов, хотя по чистой теплопроводности она — как раз худший проводник тепла среди них. Разберём, что стоит за этим противоречием и какими цифрами подкреплены остальные утверждения о материалах шахты.
Шахта соединяет чашу, колбу и шланг — через неё проходит и остывает дым на пути от угля к воде. Отсюда требования, которые не зависят от конкретного металла: устойчивость к ржавчине и коррозии, непроницаемость для влаги, устойчивость к высоким температурам и деформации, отсутствие постороннего запаха при нагреве. Пластики и легковоспламеняющиеся материалы этим требованиям не соответствуют — для самой шахты их не используют, разве что для мундштуков и декоративных вставок.
Устойчивость к ржавчине обеспечивает хром: при содержании от 10,5% и выше на поверхности металла образуется тонкая пассивная плёнка оксида хрома, которая самовосстанавливается при контакте с кислородом, а повреждение затрагивает только внешние слои атомов. По лёгкости очистки нержавеющая сталь превосходит медь и алюминий и сравнима со стеклом — этим объясняется её применение в пищевой промышленности и фармацевтике.
Плотность нержавеющей стали — 7,5–8,0 г/см³ в зависимости от марки сплава (состав: железо, хром 12,5–25%, никель 0–20%, молибден 0–3%). А вот с теплопроводностью у неё всё не так, как можно было бы ожидать от металла в контексте охлаждения: 16,3–24 Вт/(м·К) при комнатной температуре — заметно меньше, чем у меди, латуни или алюминия. Тот же эффект и с электропроводностью: сплав проводит тепло хуже чистого металла.
Здесь распространённое описание и справочная физика расходятся. Маркетинговые материалы и обзоры нередко называют нержавеющую сталь оптимальной по совокупности характеристик, не уточняя, что по теплопроводности она — худший проводник тепла среди металлов шахты: 16,3–24 Вт/(м·К) против 109–125 у латуни и 204–250 у алюминия.
Из этих цифр следует конкретный и ограниченный вывод: нержавеющая сталь хуже отдаёт тепло наружу, чем латунь или алюминий, — это свойство материала, измеренное в лаборатории безотносительно к кальяну. Прямых измерений температуры поверхности шахты или дыма на выходе мундштука в зависимости от материала источники не приводят — ни для стали, ни для других металлов. Поэтому корректно говорить только о теплопроводности материала, а не о том, насколько холоднее итоговый дым: переносить одно на другое без отдельного измерения нельзя.
Похожая история — с формулировкой продавцов, что латунная или медная шахта лучше охлаждает дым и что чем она длиннее, тем заметнее эффект: она опирается на верный факт — латунь и медь действительно проводят тепло лучше стали, — но измеренной связи между теплопроводностью металла и разницей в температуре дыма на выходе источники не приводят.
Алюминий примерно втрое легче стали: плотность — 2,70 г/см³. Теплопроводность чистого алюминия — 204–250 Вт/(м·К) в зависимости от чистоты образца, то есть примерно на порядок выше, чем у нержавеющей стали.
Слабое место алюминия — хлориды: он корродирует под действием растворённых в воде хлоридов, включая обычную поваренную соль, а защитный оксидный слой разрушается также при контакте с ртутью или солями некоторых электроположительных металлов. Анодирование повышает стойкость к влаге и кислотам, но при длительном погружении в воду анодированный алюминий всё равно начинает окисляться — отсюда практика хранить изделие в разобранном виде, иначе в основании скапливается влага.
Дюралюминий — сплав алюминия с марганцем, медью и магнием того же класса, что используют в ракето- и авиастроении, — даёт лёгкую и прочную шахту, но конструкция чувствительнее к повреждениям и менее долговечна, особенно если производитель добавляет в сплав дешёвые примеси.
Латунь тяжелее и стали, и алюминия: плотность — 8,4–8,73 г/см³, температура плавления — 900–940°C в зависимости от состава сплава. Теплопроводность латуни (сплавы с содержанием меди 63–70%) — ориентировочно 109–125 Вт/(м·К): выше, чем у нержавеющей стали, но ниже, чем у чистой меди (385–401 Вт/(м·К) — самый высокий показатель среди практически применимых для шахты металлов).
У латуни есть два специфических механизма разрушения, которых нет у стали. Первый — децинкификация: избирательное вымывание цинка из сплава, особенно в мягкой горячей воде и в присутствии хлоридов; результат — пористая медная структура, потерявшая механическую прочность. Для этой проблемы существуют отдельные «децинкификационно-стойкие» марки латуни для сантехники, куда добавляют небольшие доли свинца и мышьяка, подавляющие потерю цинка. Второй механизм — коррозионное растрескивание под напряжением от аммиака («сезонное растрескивание»): исторически с этим сталкивались латунные гильзы патронов, трескавшиеся от его паров при хранении в конюшнях.
Медь со временем покрывается зеленоватым патина-налётом и требует ухода. Латунь и медь используют в шахтах реже, чем сталь, прежде всего из-за стоимости сырья; добавление дешёвых примесей в сплав, к которому иногда прибегают производители, делает конструкцию более хрупкой и менее стойкой к коррозии, так что в итоге она может обходиться дороже обычной нержавеющей шахты.
Дерево впитывает запахи и влагу — источники прямо называют это недостатком материала для шахты. Отсюда практика для деревянных кальянов: курить один вкус за раз и разбирать конструкцию сразу после сессии, чтобы части не оставались в воде надолго. Часть европейских производителей делает такие шахты с внутренней металлической трубкой, но подобные модели обходятся дороже обычных.
Стекло легко в уходе и не впитывает посторонние запахи; форма стеклянной шахты (например, спиральная, иногда высотой около метра при компактном внешнем виде) увеличивает путь дыма. Все стеклянные шахты изготавливают вручную, поэтому они дороги и не подлежат ремонту при повреждении.
Полимеры при нагреве выделяют запах и теряют свойства, дым в таком стволе охлаждается хуже — поэтому их применяют чаще для мундштуков и колб. Некоторые производители комбинируют материалы: снаружи полимер отвечает за цвет, внутри стоит металлическая трубка с функциональной ролью.
| Материал | Плотность, г/см³ | Теплопроводность, Вт/(м·К) | Особенности коррозии |
|---|---|---|---|
| Нержавеющая сталь | 7,5–8,0 | 16,3–24 | Пассивная хромовая плёнка, самовосстанавливается |
| Алюминий | 2,70 | 204–250 | Чувствителен к хлоридам (в т.ч. соли), ртути |
| Латунь | 8,4–8,73 | 109–125 | Децинкификация, растрескивание от аммиака |
| Медь (для сравнения) | — | 385–401 | Патина при контакте с воздухом |
Температура плавления латуни (900–940°C) и все значения теплопроводности и плотности выше — справочные свойства материалов, а не результаты измерений на готовых кальянных шахтах. Разборка после сессии и просушка касаются всех металлов, но критичнее — для алюминия (влага под анодированным слоем) и латуни (децинкификация запускается при контакте с водой); для нержавеющей стали требования мягче за счёт самовосстанавливающейся плёнки.
Правда ли, что нержавеющая сталь лучше охлаждает дым? По теплопроводности — обратное: сталь худший проводник тепла среди металлов шахты (16,3–24 Вт/(м·К) против 109–125 у латуни и 204–250 у алюминия). Но это свойство материала, а не измерение температуры дыма — прямых замеров на кальянах источники не приводят.
Какой металл шахты тяжелее всего? Латунь (8,4–8,73 г/см³) — тяжелее и стали (7,5–8,0), и особенно алюминия (2,70), который почти втрое легче стали.
Чем опасна вода для алюминиевой шахты? Растворёнными хлоридами, включая обычную поваренную соль: они разрушают защитный оксидный слой, поэтому изделие рекомендуют хранить в разобранном и сухом виде.
Что такое децинкификация латуни? Избирательное вымывание цинка из сплава — особенно в мягкой горячей воде и в присутствии хлоридов, оставляющее пористую и менее прочную медную структуру.
Почему полимеры не используют для самой шахты? При нагреве они выделяют запах и теряют свойства, а дым в таком стволе охлаждается хуже — поэтому их чаще применяют для мундштуков и колб, иногда в сочетании с внутренней металлической трубкой.
Материал шахты — только часть того, что формирует стоимость кальяна: подробнее в статье «Из чего складывается цена кальяна», а общий разбор выбора — в «Как выбрать кальян». Что чинится своими силами при повреждении шахты или резьбы — тема «Ремонт кальяна и запчасти: что чинится своими силами», а хранение и перевозка собранной конструкции между сессиями — в «Хранение и перевозка кальяна».