Занимательная физика. Книга 1

Явление это тем более загадочно, что пузырек на ощупь нисколько не горяч, разве лишь чуть тёпел. А между тем вода в нем кипит: вы видите кипение собственными глазами…

Разгадка кроется в том, что снег охладил стенки пузырька, вследствие чего пар внутри сгустился в водяные капли. А так как весь воздух из стеклянного пузырька был выгнан еще при кипячении, то теперь вода в нем испытывает гораздо меньшее давление. Из физики же известно, что с уменьшением давления на поверхность жидкости она кипит при температуре более низкой, чем точка кипения. Мы имеем, следовательно, в нашем пузырьке хотя и кипяток, но кипяток не горячий, – если можно так выразиться.

Вместо снега мы могли употребить холодную воду или даже просто могли дуть на пузырек через соломинку: дуновение, охладив стенки пузырька, вызвало бы сгущение паров и, как следствие этого – кипение. Рис. 84 изображает это любопытное кипячение воды простым дуновением.

Заметим тут же, что если бы пузырек был налит водой не на ¾, а гораздо меньше, то внезапное сгущение паров внутри него могло бы вызвать настоящий взрыв: давление внешнего воздуха, не находя себе противодавления изнутри пузырька, раздавило бы его (вы видите, между прочим, что слово «взрыв» здесь неуместно). Такой опыт лучше производить с тонкостенной бутылкой в том виде, как показано на рисунке, – но при этом надо прикрывать ее салфеткой, чтобы разлетающиеся осколки вас не поранили.

Рис. 85. Как раздавить бутылку посредством охлаждения.

Для чего Марк Твен варил суп из барометра?

В книге «Странствования за границей» известный американский юморист Марк Твен так рассказывает об одном эпизоде своего альпийского путешествия, – эпизоде, разумеется, вымышленном:

«Неприятности наши кончились; поэтому люди могли отдохнуть, а у меня, наконец, явилась возможность обратить внимание на научную сторону экспедиции. Прежде всего я хотел определить посредством барометра высоту места, где мы находились, – но, к сожалению, не получил никаких результатов. Из моих научных чтений я узнал, что не то термометр, не то барометр следует кипятить для точности показаний. Который именно из двух – я не знал наверное, и потому решил прокипятить оба. И все-таки не получил никаких результатов. Осмотрев оба инструмента, я увидал, что они испорчены – у барометра была только одна медная стрелка, а в шарике термометра болтался комок ртути.

Рис. 86. Кулинарно-научные опыты Марка Твена.

Я отыскал другой барометр; он был совершенно новый и очень хороший. Полчаса кипятил я его в горшке с бобовой похлебкой, которую варил повар. Результат получился неожиданный: инструмент совершенно перестал действовать, но суп приобрел такой сильный привкус барометра, что главный повар – человек очень умный – изменил его название в списке кушаний. Новое блюдо заслужило всеобщее одобрение, так что я приказал готовить каждый день суп из барометра. Конечно, барометр был совершенно испорчен, но я не особенно жалел о нем. Раз он не помог мне определить высоту местности, значит, он больше мне не нужен».

Однако что же в самом деле следовало «кипятить» – термометр или барометр?

Термометр, – и вот почему. Из предыдущего опыта мы видели, что чем меньше давление на поверхность воды, тем при более низкой температуре она кипит. Так как с поднятием на горы атмосферное давление уменьшается, то вместе с тем должна понижаться и температура кипения воды. Значит, если мы измерим температуру, при которой кипит вода (по выражению Твена, – «будем кипятить термометр»), то, сверившись с соответствующей таблицей, можем узнать высоту места. Для этого необходимо иметь в распоряжении заранее составленные, на основании ряда опытов, таблицы, – о чем Марк Твен будто бы забыл.

Разумеется, и барометр может служить для определения высоты места, так как он прямо, без всякого «кипячения» показывает давление атмосферы; но и тут необходимы таблицы, показывающие, как уменьшается давление воздуха по мере поднятия над уровнем моря. Все это будто бы смешалось в голове американского юмориста и заставило его «готовить суп из барометра».

Почему вода тушит огонь?

На этот простой вопрос не всегда умеют толково ответить даже люди, проходившие курс физики, – и читатель, надеемся, не посетует на нас, если мы объясним здесь вкратце механизм действия воды на огонь.