Илья Мельников - Невероятные физические опыты

• Название: Невероятные физические опыты
• Автор: Илья Мельников
• Жанр: Физика

Как увидеть атомы? Как вскипятить воду снегом? Как прочитать древний свиток? Как опускается и всплывает подводная лодка? Как разгоняют облака? Почему летит ракета? В каком море невозможно утонуть?..

Ответы на эти и другие вопросы вы найдете в данной книге.

---

Илья Мельников Невероятные физические опыты

От простого к сложному

Как вскипятить воду кипятком

Для проведения опыта необходимо взять бутылку или баночку, заполнить ее водой и подвесить ее в кастрюле с чистой водой так, чтобы она не касалась дна. Затем зажигают огонь. Вода в кастрюле закипает, однако в бутылочке она не кипит и не закипит, так кипяток оказывается недостаточно горячим, чтобы вскипятить воду. Дело в том, чтобы вода закипела, недостаточно нагреть ее до 100 градусов Цельсия, необходимо еще создать ей необходимый запас тепла, чтобы перевести воду в пар. Чистая вода кипит при 100 градусах Цельсия. Выше этой точки ее температура подниматься не будет, сколько бы ее не нагревали.

Источник теплоты, с помощью которого в бутылочке вода нагревается, имеет температуру 100 градусов. Он может довести воду в бутылочке только до 100 градусов. Когда наступит равенство температур, дальнейшего перехода тепла от воды в кастрюле к пузырьку не будет. При нагревании воды в бутылочке таким образом, невозможно ей доставить того избытка теплоты, который необходим для перехода воды в пар. Каждый грамм воды, нагретый до 100 градусов, требует еще более 500 калорий, чтобы перейти в пар, поэтому вода в бутылочке нагревается, но не кипит.

Чем же отличается вода в бутылочке от воды в кастрюле? Ведь в пузырьке та же вода, лишь отделенная от остальной массы стеклянной перегородкой. Однако именно эта перегородка и не дает возможности воде бутылочки участвовать в тех течениях, которые перемешивают всю воду в кастрюле. Каждая частица воды в кастрюле может непосредственно коснуться накаленного дна, в то время как вода у бутылочке соприкасается лишь с кипятком. Итак, чистым кипятком вскипятить воду нельзя.

Всыпем в кастрюлю гость соли. Дело меняется кардинальным образом, так как соленая вода кипит не при 100 градусах, а чуть выше и, может, в свою очередь довести до кипения чистую воду в бутылочке.

Как вскипятить воду снегом

Для опыта пригодиться такая же стеклянная бутылочка, в которой мы кипятили воду в предыдущем опыте. В нее наливают воду и погружают в кипящую соленую воду. После того, как вода в бутылочке закипит, ее вынимают из кастрюли, быстро закрывают плотной пробкой, переворачивают бутылочку и ожидают, пока кипение внутри нее прекратиться. Когда кипение прекратилось, бутылочку обливают кипятком, но вода в ней не закипает. Однако стоит только на ее донышко положить немного снега, вода закипает. Снег сделал то, что не смог сделать кипяток. Почему? Дело в том, что после того, как снег охладил стенки бутылочки, пар внутри нее сгустился в водяные капли. А так как воздух из бутылочки был выгнан еще при кипячении, то теперь вода в ней подвержена меньшему давлению. Известно, что при уменьшении давления на жидкость она кипит при более низкой температуре.

Достоинства и недостатки мобильных телефонов

Главное преимущество мобильного телефона состоит в том, что он поддерживает постоянную радиотелефонную связь при перемещении абонента в пределах так называемой «зоны покрытия», где установлены приемные и передающие антенны. Включенный мобильный телефон автоматически время от времени посылает сигналы, поддерживая связь с ближайшим к нему приемником-передатчиком, который предоставляет ему один из свободных каналов.

В наши дни интенсивность радиоволн на поверхности Земли превышает мощность солнечного излучения в 100 млн раз. Последствия такого вторжения в природный мир полностью пока не известны. Рассмотрим несколько негативных проявлений.

Мобильные телефоны создают угрозу другим радиоэлектронным средствам в связи с так называемой проблемой электромагнитной совместимости, то есть созданием взаимных помех различными радиоэлектронными устройствами. Первыми тревогу забили авиаторы. Не надо объяснять, что может случиться с заходящим на посадку самолетом, если у него вдруг откажет навигационная система или автопилот. Многие известные компании запретили пользоваться мобильными телефонами на своих бензозаправочных станциях. Сотовыми телефонами запрещается пользоваться в местах, где производятся взрывные работы, в пожаро– и взрывоопасных помещениях.

Звонок по сотовому телефону может создать угрозу здоровью и жизни человека в больнице, где используется чувствительное электронное оборудование. С утверждением, что излучения сотовых телефонов влияют на здоровье, соглашаются практически все специалисты. Особенно чувствительными к воздействию электромагнитных полей являются нервная, иммунная, эндокринная-регулятивная и половая системы. Людям, использующим кардиостимуляторы, включенный мобильный телефон всегда следует держать на расстоянии не менее 15 см от кардиостимулятора. Наиболее подвержены воздействию излучений мобильного телефона развивающиеся организмы.

Как в бумажной емкости сварить яйцо

Яйцо можно сварить в воде, налитой в бумажную емкость. Бумага не загорается и вода не заливает свечу.

Сделайте следующий опыт. Возьмите плотную бумагу или небольшую бумажную коробку и надежно прикрепите ее к проволоке или поставьте на подставку, под которой находится зажженная свеча. Пламя лижет дно бумажной коробки, но бумага от огня не пострадает, когда вода закипит вода останется целой, так как вода может быть нагрета в открытом сосуде лишь до температуры кипения, то есть до 100 градусов. Поэтому нагреваемая вода, обладающая к тому же большой теплоемкостью, поглощая избыток теплоты бумаги, не дает ей нагреться заметно выше 100 градусов, то есть настолько, чтобы загореться. Бумага не загорается, даже если пламя касается ее. Когда вся вода выкипит, коробка загорится. Получается, что кипящая вода охлаждает бумагу, отнимая у нее лишнее тепло. Даже если вода не кипит, а просто испаряется, это все равно создает холод. Так, если облить руку теплой водой, ей сразу станет холодно, особенно на ветру.

Можно сделать и такой опыт. Для его выполнения нужно взять толстый гвоздь или железный прут, медную проволоку плотно обмотать узкой бумажной полоской, затем прут, обмотанный бумажной полоской внести в пламя. Огонь будет касаться бумагу, закоптит ее, но не сожжет, пока прут не раскалится. Почему? Все дело – в хорошей теплопроводности металла. Можно сделать аналогичный опыт с «несгораемой» ниткой, туго намотанной на ключ.

Чудо световых нитей

При выполнении эксперимента в затемненной лаборатории в воздухе двигался светлячок. Он то угасал, то появлялся вновь. Когда лаборант его поймал, то в его руке оказалась стеклянная нить толщиной с волос, в торце которой горел светлячок. Необычной нитью был волокнистый световод, а светлячок – свет лазера, пришедший к нему из другого угла комнаты.

Волокнистой оптике пророчили большое будущее. Нить, сплетенная из сотен или тысяч тончайших стеклянных волокон, виделась как нечто похожее на сетчатку глаза, где изображение складывалось наподобие мозаики. Луч, попавший в прозрачный световод, бежал, отражаясь бесчисленное раз от световых стенок, и выходил на противоположном конце. Чем больше волокон в световоде, тем выше качество изображения.

С помощью световодов создавались и гибкие зонды, которые позволяли заглянуть во внутренние органы человека. В настоящее время стеклопровод применяют для определения дефектов машин и станков. Некоторые ученые увидели в световоде новое средство связи, которое будет заменой проводам и кабелям. Дело в том, что световые волны, модулируясь при очень больших частотах, могут даже в тоненьком стеклянном волоске нести несколько телевизионных и тысячи телефонных каналов.

Сейчас появились источники света переменной интенсивности, например светоизлучающие диоды. Но самое главное, что удалось создать сверхпрочное волокно из стекла, получаемое при реакции между сверхчистым хлоридом кремния и кислородом. Это волокно обладает свойством передавать свет на расстояние в несколько километров.

Новорожденный из семейства световых кабелей учится «говорить». Его речь, наполненная потоком голосов, музыки, изображения, станет такой же распространенной, как радио.

Как сделать бумагу крепче дубинки

Этот интересный опыт требует небольшой тренировки. Для его выполнения необходимо взять сухую тонкую палку длиной около одного метра. Затем нужно склеить из бумаги два кольца. Пригласите двух друзей, и попросите их подержать эти кольца на лезвиях кухонных ножей. В кольца вложите концы палки. Возьмите другую крепкую палку и ударьте ею по середине висящей палке. Не бойтесь повредить бумажные кольца. Они не бояться даже очень сильных ударов. Ножи не разрежут бумагу, а висящая палка будет сломана.

Почему? Все дело в инерции. Висящая палка стремится сохранить состояние покоя. А толчок при достаточно резком ударе не успевает распространиться. Палка переламывается прежде, чем сотрясение дойдет до ее концов.