Горизонты техники для детей, 1964 №7 - [3]
Это объяснение больше всего понравилось Госе.
— Вот хорошо, что есть такой умный способ поливки цветов, а я-то думала, кого попросить поливать цветы, когда мы уедем в пионерский лагерь, а вы в отпуск.
— Пап, — перебил Госю Томек, которого видно было не интересовала поливка цветов, — а ты когда-то говорил о керосине и поверхностном натяжении…
— Так-так, применение керосина для вымачивания в нем ржавых предметов основано на явлении поверхностного натяжения. Если есть, например, у нас болт с гайкой и гайку трудно отвинтить, смазка маслом в таком случае не поможет. Масло густое и не проникает в витки нарезки под гайкой.
На помощь приходит керосин. Его поверхностное натяжение мало. Керосин свободно проникает в каждую, даже самую маленькую щель.
Отец близнецов посмотрел на часы.
— Ребята, в следующий раз мы проделаем опыт с иглой, которая не будет тонуть…
— Неужели тоже из-за поверхностного натяжения? — спросила Гося.
— Об этом вы узнаете через месяц, — ответил пан Станислав.
Александра Сенковская
Физика вокруг нас
Как вы думаете, ребята, может ли физик изучать такой процесс, как горение? Подчиняется ли этот процесс каким-либо физическим законам? Давайте рассмотрим его вместе с вами.
Как известно, горение — это химический процесс соединения кислорода с горящим материалом. Он может успешно происходить в воздухе, содержащем всего 20 % кислорода.
Сгорающий материал выделяет тепло, то есть тепловую энергию. Все горючие, материалы можно разделить на твердые, жидкие и газообразные. Все эти вещества характеризуются теплотой сгорания, то есть количеством тепла, выделяющегося при сгорании одного килограмма горючего вещества (исчисляется в килокалориях — сокращенно «ккал»).
Теплота сгорания различна для различных веществ: самая большая у водорода, при сгорании 1 кг которого выделяется 34.200 ккал. При сгорании, например, 1 кг бензина выделяется около 10000 ккал тепла, а при сгорании 1 кг каменного угля — от 7400 до 8800 ккал в зависимости от сорта.
Остановимся давайте подробнее на угле — основном виде топлива. Заметили ли вы, что в хорошо растопленной печи что-то гудит? Это гудит воздух, который сильной струей проникает из комнаты в печь. Часть кислорода, содержащегося в воздухе, вступает в реакцию горения. Остальные выделяющиеся при этом газы выходят через трубу в атмосферу, так как они «легче» атмосферного воздуха. В печи возникает тяга, называемая в физике естественной.
В промышленных печах, например, где требуется большее количество воздуха (то есть кислорода), чем это может обеспечить естественная тяга, применяют искусственную, или принудительную тягу путем нагнетания специальными устройствами воздуха в печь.
Говоря о том, что нагретый воздух легче атмосферного, мы слово «легче» взяли в кавычки. И не случайно. Хороший физик всегда объяснит, что удельный вес нагретого воздуха меньше удельного веса атмосферного воздуха.
Чем меньше удельный вес газа, тем меньше его давление. Значит и в дымоходной трубе давление будет меньше атмосферного.
Рассмотрим этот случай подробнее. Представьте себе печь с дымоходной трубой. Атмосферное давление на уровне входа в печь больше, чем у выхода из дымоходной трубы, так как оно сжато большим столбом воздуха.
В самой же дымоходной трубе условия особые. Находящийся в ней воздух и другие газообразные продукты сгорания нагреты, то есть, как вы знаете, легче, чем атмосферный воздух. Поскольку воздух в тру(легче, то и его давление меньше окружающего. В результате в трубе и в печи постоянно поддерживается пониженное давление по сравнению с атмосферным, или иными словами, воздух в печи и трубе разрежен. Находясь под большим давлением, он нагнетается в печь, а затем, нагреваясь, уходит в атмосферу. Так и возникает естественная тяга.
Но всегда ли полезна естественная тяга? От чего зависит её сила?
Очень часто, особенно в жаркое лето, хозяйки жалуются, что печь «не тянет». В чем дело? Дело в том, что естественная тяга тем больше, чем холоднее воздух снаружи и горячее в трубе. Чем больше разница давлений, тем лучше тяга. Что делать, чтобы и летом можно было пользоваться печью? На помощь нам приходит физика. «Надо построить высокую трубу, — говорит она, — тогда печь будет как бы подключена к высоким слоям атмосферы, где давление ниже, чем на уровне печи. Разница этих давлений и обеспечит хорошую тягу даже в жаркое лето».
Думаю, что вам теперь понятно, почему заводские трубы строят такими высокими. Правда, дымоходная высокая труба — дорогое сооружение и не всегда можно возводить такие в жилых домах.
Что делают обычно домашние хозяйки, чтобы разжечь печь? Они сжигают сначала в печи ненужную бумагу и щепки. Разогретый воздух создает начальную тягу в трубе, и печь не дымит. В печах для улучшения выхода теплого воздуха специально установлена задвижка у входа в трубу.
Если тяга слишком большая, тоже не нравится хозяйкам, так как много тепла уходит в воздух. Обычно для предотвращения выхода тепла немного прикрывают поддувало или задергивают задвижку в дымоходной трубе.
Первый способ (прикрыть дверцу поддувала) уменьшает приток воздуха в печь, а второй — уменьшает разницу давлений.
