Горизонты техники для детей, 1962 №2 - [3]
Еще не всегда мы можем обойтись без животных, но близится время, когда животные будут только преданными друзьями человека, товарищами в играх, а их роль в технике возьмут на себя более выносливые и точные механизмы и машины.
Инж. В. Рыхтер
Физика вокруг нас
Было чудесное жаркое лето, когда я собрался ехать машиной на озеро Рица. Это, как вы, наверное, знаете, высокогорное озеро, находящееся на довольно большой высоте над уровнем моря среди величественных горных массивов. Шоссейная дорога вилась вверх, а я с беспокойством посматривал на столбик термометра, который показывал температуру воды, охлаждающей мотор. На крутом подъеме мотор работал на полную мощность и нагревался все больше и больше. Цель моего путешествия была уже близка, когда термометр стал показывать 96 °C, т. е. на 4 °C ниже точки кипения. Я облегченно вздохнул. Ехать осталось немного, а вскипание воды в радиаторе перестало мне угрожать. Только я об этом подумал, как из радиатора со свистом вырвался пар. Вода вскипела!
И вдруг меня осенила мысль, и сразу стало все понятно. Ведь озеро Рица лежит на высоте почти 1000 м. На такой высоте барометрическое давление значительно ниже, чем давление на уровне моря, и вода кипит не при температуре 100 °C, а именно при температуре 96 °C. По привычке мы всегда считаем, что вода кипит только при 100°, забывая обычно о необходимом добавочном обстоятельстве. Этим обстоятельством и является давление: чем давление ниже, тем ниже и температура кипения.
Этот простой и каждому из вас, конечно, известный закон физики ведет к неожиданному выводу, что каждый термометр может послужить в качестве барометра или альтиметра (высотомера). Достаточно только воспользоваться простой таблицей, какую вы видите на рисунке.
Каждой высоте соответствует свое барометрическое давление, а каждому давлению — своя температура кипения воды. Если бы у меня с собой была эта таблица, я бы мог по показаниям термометра в машине определить, на какой высоте нахожусь и какое существует там давление. А теперь, пожалуйста, проверьте сами: 96 °C отвечает давлению около 600 мм ртутного столба на высоте около 1000 м над уровнем моря. Запомните хорошенько, что вода не всегда кипит при температуре 100 °C.
Так например, на высоте 2000 м над уровнем моря она кипит уже при температуре 93 °C, поэтому на такой высоте никогда нельзя заварить хороший чай. Кипящая вода недостаточно горячая и из лепестков чая нельзя выварить весь вкус и аромат.
Обратное явление наблюдается в глубокой шахте. Там барометрическое давление выше, чем на уровне моря, и вода вскипает при более высокой температуре, чем 100 °C. Опускаясь на каждые 300 м вглубь шахты, замечаем, что температура кипения будет повышаться на 1 °C. Шахтеры, если хотят сварить яйцо всмятку, должны быть очень внимательны. так как сворачивание белка происходит значительно быстрее, когда вода кипит при температуре на 1 или 2 градуса выше, чем на поверхности земли.
Если уж мы вспомнили о яйцах, давайте рассмотрим один интересный физический вопрос. Что должна сделать хозяйка, которая по неосторожности смешала сваренные всмятку яйца с яйцами, сваренными вкрутую? Как определить, какие всмятку или вкрутую? Внешне они ничем не отличаются. Иногда можно определить, приблизив яйцо к лампочка. Сырые яйца в небольшой степени пропускают свет; но этот метод не всегда дает верные результаты, так как если яйцо не совсем свежее, оно тоже не пропускает света.
Зная физику, этот вопрос можно решить без труда. Сырые и вареные яйца ведут себя по-разному, если им сообщить быстрое вращательное движение. Проверка выглядит следующим образом: кладем яйцо на столе, большим и указательным пальцами приводим его в быстрое вращательное движение. Тут-то и окажется, что вареное яйцо, особенно вареное вкрутую, вращается легко и быстро, а сырое не хочет быстро вращаться, ведет себя «грузно» (физик скажет: имеет большую инерцию), делает несколько оборотов и останавливается.
Причина такого поведения яйца весьма проста. Яйцо, вареное вкрутую, образует сильно связанную массу; яйцо сырое, с жидким содержимым, тормозится инерцией не успевающего за движением содержимого. Подобное явление происходит в переполненном трамвае, где часть пассажиров сидит, а часть стоит. При резком изменении движения, например, когда трамвай внезапно затормозит или тронется с места, пассажиры сидящие, те, которые имеют большую поверхность соприкосновения с трамваем, т. е. «связаны», не чувствуют больших изменений. Те, которые стоят, т. е. свободно «связаны» или совсем не «связаны» резко наклоняются вперед или упадут назад, если трамвай быстро тронется с места. Первые сохранят движение, сообщенное им трамваем, вторые не поспеют за ним, в этом-то и проявится их инерция. Инерция — это проявление «нежелания» изменить свое движение. Такое нежелание присуще каждой массе.
С яйцами можно произвести еще один очень интересный опыт, простой и не требующий никаких добавочных приборов. Осторожно опорожните яйцо: для этого сделайте два небольших отверстия в обоих противоположных концах. Пустую и легкую скорлупу положите свободно на стол, а затем приведите ее в быстрое вращательное движение. Через несколько секунд вращающееся яйцо поднимется и будет вращаться стоя, опираясь на суженный конец. Настоящее чудо!
