Качественные задачи по физике в средней школе и не только…

Приготовление пищи – это большое количество разнообразных и сложных химических реакций, которые происходят при нагреве продуктов. С ростом температуры эти реакции ускоряются, с понижением – замедляются или даже вовсе прекращаются. И вот тут походного повара и ждет подвох: вода в горах закипает при более низкой температуре из-за более низкого атмосферного давления. Все блюда, которые нужно готовить в кипящей воде, из-за этого готовятся намного медленнее (если вообще готовятся).

Обратный эффект достигается в скороварке: герметично закрывающаяся крышка с клапаном позволяет поддерживать в скороварке давление выше атмосферного. Из-за этого температура кипения воды повышается – и пища готовится при более высокой температуре, порой в несколько раз быстрее.

164. Когда порядок важен

Растительное масло кипит при более высокой температуре, чем вода (110–270 °C в зависимости от разновидности масла). Масло, налитое даже в кипящую воду, просто нагреется в ней. Но вода, налитая в масло, близкое к закипанию, хоть еще и не кипящее, попадет в условия, когда она может вскипеть практически мгновенно. Это та причина, по которой нагретая сковородка с растительным маслом начинает шипеть, трещать и «плеваться», когда на нее попадает вода (сама по себе или вместе с каким-нибудь продуктом). Разлетающиеся капли почти кипящего масла – это не только неприятно, но и опасно.

VII. Электрические и магнитные явления

21. Электрический заряд. Электризация тел

165. Шарик мечтает о небе

При трении о волосы шарик получает статический заряд за счет электризации трением. Раз он притягивается к потолку, возникает искушение предположить, что на потолке каким-то образом возник заряд противоположного знака. Но ведь мы ничем не терли потолок и вообще ничего с ним не делали – кажется, что он должен быть электрически нейтральным…

Разгадка в том, что, когда мы поднесли к потолку заряженный шарик, заряды на нейтральном потолке перераспределились: в той части потолка, которая ближе к шарику, собрался наведенный заряд противоположного знака – и вот тогда возникло притяжение.

166. Искры и треск

Искры, да еще с характерным «озоновым» запахом ясно указывают на то, что мы имеем дело с электрическим явлением. Искра, проскакивающая между двумя телами, представляет собой электрический разряд, для которого нужно, чтобы хотя бы одно из тел обладало электрическим зарядом. Естественно предположить, что изначально электрически нейтральный свитер мог получить заряд в результате электризации трением, благо трения между одеждой и телом случается достаточно.

Влажный воздух способствует «стеканию» заряда, поэтому при высокой влажности статический заряд накапливается хуже. Зимой в морозную погоду влажность падает до очень низких значений, из-за чего свитер накапливает большой заряд и трещит интенсивнее. Летом воздух гораздо теплее, так что даже при невысокой относительной влажности абсолютная влажность намного выше, поэтому статический заряд быстро «растекается», не успев накопиться.

167. Бензовоз на цепочке

При переливании и перевозке бензин и цистерна набирают электростатический заряд (да, при интенсивном соприкосновении электризуются не только твердые тела). Проскочившая между наэлектризованными телами искра в этом случае может стать причиной мощного взрыва. Цепь – простой способ снять статические заряды в дороге, «отдав» их земле. А при переливании бензина в цистерну и из нее используют специальные заземляющие устройства.

168. Плюс или минус?

На вид отличить положительно заряженный электроскоп от отрицательно заряженного не получится: электроскоп ведет себя одинаково независимо от знака заряда на нем. Но, имея предмет, знак заряда которого нам известен, мы можем заставить электроскоп вести себя по-разному в зависимости от его собственного заряда. И кусочек эбонита как раз позволяет нам получить в свое распоряжение такой предмет: если эбонит протереть шерстяной тряпочкой, он заряжается отрицательно. В качестве тряпочки подойдет шерстяной свитер и даже волосы на голове.

Итак, отрицательно заряженное тело у нас есть. Как теперь с его помощью определить заряд электроскопа? При прикосновении к электроскопу, заряженному положительно, заряды по крайней мере частично нейтрализуют друг друга, так что лепестки электроскопа опустятся. Но такой же эффект мы можем получить, если электроскоп заряжен отрицательно, но сильнее, чем эбонит: при выравнивании заряда лепестки в этом случае тоже сойдутся. Но если эбонит поднести к шарику электроскопа, не касаясь, то он вызовет поляризацию заряда: на шарике электроскопа соберется положительный заряд, а на лепестки отправится отрицательный, и в этом случае поведение лепестков будет красноречивым: если они разойдутся еще сильнее, значит, электроскоп был заряжен отрицательно, а если опустятся – положительно.

169. Как распределяется заряд?