Бывает,
откроешь старую книгу и увидишь в ней свежим взглядом много нового.
Попробуем по-новому взглянуть на старые-престарые опыты.
Трудно поверить, но крупные открытия когда-то были сделаны при помощи очень простого прибора. Речь о стакане.
Укрепите
на тарелке свечу, зажгите и накройте стаканом. Примерно через минуту
она погаснет. Кажется, что свече, как и человеку в закрытой комнате,
стало «душно», не хватило воздуха.
Изменим
опыт. Нальем в тарелку немного воды, зажжем свечу и снова накроем ее
стаканом. Вода начнет втягиваться в стакан. Почему? Здесь есть чему
удивиться. Во-первых, объем воздуха, находящегося в стакане, стал
заметно меньше, поскольку он частично замещен водой. Во-вторых, уровень
воды в стакане выше, чем в тарелке. Если приподнять стакан, вода сразу же выльется,
словно существовала некая сила, которая воду в стакане поднимала и
поддерживала, а стоило стакан поднять — сила эта исчезла.
Еще
одна интересная деталь: если немного подождать, воздух в стакане
начнет охлаждаться и уровень воды поднимется еще выше. Этот процесс
особенно хорошо заметен, если вместо стакана взять сферическую
колбу с узким длинным горлом. Свеча также должна быть длинной и
входить в центр сферической части. Здесь, после того как свеча
погаснет, в горловине колбы наблюдается «бурный поток» втекающей в нее
воды. Объясняется это охлождением воздуха и уменьшением его объема.
Точно
так же, за счет разрежения, вызванного охлаждением, работает
медицинская банка. Такое же разрежение может возникнуть и при
охлаждении пара.
Вот
какой удивительный случай произошел на одной из железнодорожных
станций. Железнодорожную цистерну, смяло, словно консервная банка. А
ведь толщина ее стальных стенок 15 — 20 мм. Что же вызвало эту катастрофу?
В
цистерне возили очень вязкий мазут. На морозе он застыл. Чтобы мазут
растопить, через верхний люк цистерны опустили трубу, через которую
подавали пар. Мазут таял и вытекал через нижний люк. Когда цистерна
опустела, оба люка закрыли. Оставшийся в цистерне пар от холода
сконденсировался, внутри цистерны образовался вакуум, и атмосферное
давление ее раздавило.
Подумайте,
как в условиях школы наглядно повторить эту катастрофу. (Разумеется,
без малейшего ущерба для окружающих.) Вакуум можно получить в опыте,
который приписывается Торричелли.
Поставьте
в стакан горящую свечу и прикройте его другим точно таким же стаканом,
проложив между ними кольцо из мокрой промокашки (рис. 3). Свеча вскоре
погаснет, а стаканы «присосутся» друг к ДРУГУ с такой силой, что их
будет трудно разнять. Опыт явно говорит о том, что какая-то часть, но не
весь воздух нужен для горения. Мы-то знаем, что это кислород, но в те
времена опыт вызывал большие недоумения. Ученика Галилея Д. Б.
Торричелли он навел на мысль о существовании атмосферного давления, а
суть процесса горения выяснили только лишь два столетия спустя.
Когда-то
в школах показывали знаменитый опыт Торричелли с получением пустоты в
верхней части запаянной трубки, заполненной ртутью. Поставить такой
опыт можно и без ртути.
Налейте в стакан воды доверху, накройте его почтовой открыткой и быстро переверните. Вода из стакана
выливаться не будет. Наловчившись, можно удивлять гостей, разнося им
таким способом стаканы с чаем. Поглядите внимательно на дно
перевернутого стакана с водой. Там вы обязательно заметите небольшой
пузырек. Но это не случайно попавший воздух, а та самая торричеллиева
пустота — полость, в которой присутствуют ненасыщенные пары воды. При
температуре воды 18°С давление этих паров в полости-пузырьке составляет
всего 0,03 нормального ат мосферного давления. Воду в стакане
удерживает действующая на бумажку разность между атмосферным
давлением и давлением паров воды.
С
повышением температуры воды давление ее паров возрастает. Возрастает и
размер полости-пузырька, а ношение воды в перевернутом стакане,
покрытом бумажкой, постепенно становится делом все более ненадежным.
Наконец, при температуре 100°С это совсем невозможно. В этом случае
давление водяных паров становится равно атмосферному, а торричеллиева
пустота попросту не возникает, вода выливается.
Опыты
со стаканом и водой — это не только пища для размышления, но порою —
отличный фокус. Вот что показали нам ребята из московского клуба
«Маленькие и находчивые».
На
стол поставили два стакана и налили в них воды. Все видели, как она
втекает в стакан. Когда наклонили первый стакан, вода из него вылилась.
Второй быстро перевернули и... вода в нем осталась. Причем никакой
бумажки или чего-нибудь подобного снизу не было. Когда фокусник высоко
поднял стакан, все увидели гладкую, прозрачную поверхность. Мистика!
Когда стакан снова поставили на стол и дали присутствующим подержать в
руках, то все увидели, что он заклеен тонкой прозрачной сеткой. Такую
сетку вставляют летом в окна для защиты от комаров. На ощупь она гладкая
и скользкая, плохо смачивается водой. В каждой ее ячейке образуется за
счет сил поверхностного натяжения выпуклая поверхность, легко
выдерживающая давление небольшого столба воды, находящейся в стакане. В
то же время струйке воды из носика чайника хватает сил преодолеть
поверхностное натяжение и попасть в стакан.
А. ИЛЬИН, Н. ТУРКИН, Г. ТУРКИНА Из журнала «Юный техник» №11 2005 год |