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 H₂S_nO₆, который образуется при осторожном пропускании газообразного сероводорода в холодный водный раствор SO₂

H₂S + 3SO₂ = H₂S_nO₆ + (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).