Ответ:
1) Простейший способ – это механическое диспергирование твердой или жидкой серы, однако, такой подход не позволяет получить мелкие частицы. Гораздо более эффективным является химический метод, основанный на использовании реакций, в которых выделяется сера. Если взаимодействие протекает в растворе, то наночастицы серы возникают в объеме и при определенных условиях (температура, концентрация реагентов, последовательность их сливания.) не успевают «слипаться». Могут использоваться следующие химические реакции:
2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
Na2S2O3 + 2HCl = 2NaCl + S + H2O + SO2
Na2S2 + 2HCl = 2NaCl + H2S + S
«Жидкость Ваккенродера» - это водный раствор политионовых кислот H2SnO6, который образуется при осторожном пропускании газообразного сероводорода в холодный водный раствор SO2
H2S + 3SO2 = H2SnO6 + (4-n)S
2) В пачке препарата наночастицы серы находятся в виде твердой фазы, где их подвижность при умеренных температурах чрезвычайно мала, поэтому процесс слипания в этом случае занимает слишком длительное время (годы), достаточно посмотреть на предельные сроки хранения препарата. В рабочем растворе наночастицы серы находятся в виде суспензии в жидкой среде, поэтому скорость их движения возрастает на порядки. В этом случае от слипания наночастицы серы могут предохранять избирательная адсорбция либо ионов одного вида на поверхности наночастиц (отчего они все станут одинаково заряженными и будут отталкиваться друг от друга в соответствии с законом Кулона), либо определенного вида посторонних молекул, блокирующих процесс агрегации наночастиц. Как для первого, так и для второго случая избирательно адсорбирующиеся компоненты могут как присутствовать в воде, используемой для приготовления рабочего раствора, так и специально добавляться в сам препарате в виде микродобавок.
3) Очевидно, что сущность действия препарата не связана с травлением насекомых-вредителей ядохимикатами – это негуманно. В данном случае имеет место более тонкое воздействие:
а) после испарения рабочего раствора яблоки оказываются покрыты слоем наночастиц серы, который является непреодолимым препятствием для проникновения вредителей внутрь яблока через кожицу;
б) для вредителей, уже проникших в яблоко, слой наночастиц серы препятствует выходу вредителей на поверхность поврежденного яблока, что также приводит к нарушению жизненного цикла, так как для нормальной жизнедеятельности одна гусеница, например, яблонной плодожорки должна последовательно питаться в 3-5 яблоках;
в) если вредитель непосредственно попадет под струю раствора, его тело также будет покрыто наночастицами серы, что, скорее всего, приведет к гибели вредителя;
г) ну и, наконец, какая-то часть вредителей будет просто механически смыта рабочим раствором при опрыскивании.
4) Общее число яблок, собранных на участке, равно 500 кг/0.22 кг = 2273 штуки. Площадь поверхности одного яблока равна 4πr2 = 4×π×(0.03 м)2 = 0.0113 м2. Тогда общая площадь поверхности всех яблок в саду составит 2273×0.0113 м2 = 25.7 м2. Примем, что наночастицы серы уложены в слое без пустот. Площадь сечения одной наночастицы серы составляет πr2, то есть π×(10-7 м)2 = 3.14×10-14 м2. Тогда для обеспечения полноты опрыскивания потребуется 25.7 м2 / 3.14×10-14 м2 = 8.2×1014 наночастиц серы, а с учетом указанного в условии КПД опрыскивания 8.2×1014 /0.4 = 2.05×1015. Объем наночастицы серы равен 4/3πr3 = 4/3×3.14×(10-7 м)3 = 4.2×10-21 м3, общий объем всех необходимых наночастиц составляет 2.05×1015×4.2×10-21 м3 = 8.61×10-6 м3, что соответствует массе 8.61×10-6 м3× 2070 кг/м3 = 0.018 кг. Тогда число упаковок препарата равно 0.018 кг/0.005 кг = 3.6, соответственно, также понадобится 36 литров воды. Реально, конечно, никто не будет в реальных условиях отсчитывать 0.6 упаковки, поэтому сразу будет взято 4 упаковки и, соответственно, 40 литров воды.
5) Принимаются любые разумные предложения. Например, можно рассмотреть вопрос установки на стволы деревьев ловчих поясов с клеем на основе наночастиц или предложить при помощи наночастиц адресно доставлять в яблоки, внутри которых уже сидят гусеницы, вредные для них препараты в микроколичествах (это будет гораздо лучше, чем опрыскивать тоннами всякой дряни сады с самолета, поливая попутно людей, газоны, водоемы, а также полезных насекомых и птиц).