Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Физика»Содержание №19/2007
Почему же, почему?

Почему же, почему?

? Как-то холодным утром, температура снаружи была 6–7 °С, я ехал в поезде и заметил. что окна запотели изнутри. Обычно при такой температуре этого не случается, но тогда шёл дождь. Почему при дожде окна запотевают даже при такой высокой температуре?

Ответ 1. Наружная сторона окна поезда охладилась при контакте с холодным воздухом снаружи, а вследствие теплопроводности охладилась и внутренняя сторона стекла (предполагается, что окно не было двойным). Когда температура становится ниже точки росы, влага начинает конденсироваться на стекле. Но точка росы (температура, при которой водяные пары достигают насыщения и начинают конденсироваться) обычно выше 7 °С. В дождливый день одежда пассажиров влажная, с зонтиков капает. Поскольку температура в поезде довольно высокая, влага испаряется, содержание водяного пара в воздухе значительно возрастает, соответственно точка росы повышается. На холодных же поверхностях пар конденсируется, причём в значительно большем количестве, чем при сухой погоде. Если закрыть окно, эффект станет ещё более выраженным.

Ответ 2. Ещё один фактор – охлаждение стекла снаружи вследствие испарения влаги со стёкол, особенно если поезд движется. В сырую погоду стёкла будут значительно холоднее, чем в сухую, при одной и той же температуре снаружи.

NewScientist.com.9Jun2007

? Почему газированные напитки (лимонад, кока-кола или шампанское) значительно вкуснее, когда их только откроешь, чем когда они уже постоят и успокоятся?

Ответ. Большинство газированных напитков приготовляют, добавляя в жидкость углекислый газ под высоким давлением. Растворимость этого газа увеличивается с повышением давления. В воде он образует угольную кислоту (carbonic acid). Специфический «искрящийся» вкус газированным напиткам придаёт именно эта кислота, а вовсе не пузырьки газа, как обычно думают. Вместе с этим добавляются ощущения приятного покалывания в носу и в полости рта. В состав кока-колы и шампанского угольная кислота входит как необходимый ингредиент. Когда лимонад или другой шипучий напиток стоит открытым, бoльшая часть углекислого газа выходит из него в атмосферу, соответственно уменьшается и количество угольной кислоты. Поэтому газированные напитки надо употреблять, пока газ из них ещё не вышел.

NewScientist.com. 2Jun2007

? Недавно в школе дайверов инструктор взял пластиковую бутылку, погрузился с ней на 30 м, набрал в неё кислород из баллона, закрутил пробку и поднялся на поверхность. Как он и предупреждал, бутылка со сжатым кислородом, как нам показалась, стала очень лёгкой. А когда он выпустил газ, бутылка заметно потяжелела. Как это могло случиться? Или это была просто иллюзия? Сжатый газ, набранный на глубине, должен добавить веса, а не снять его. Если это была иллюзия, то как инструктору так легко удалось ввести нас в заблуждение? Вообще, как всё это объяснить?

Ответ 1. Естественно, это была иллюзия, фокус. Масса литра воздуха примерно 1,25 г, соответственно в поллитровую бутылку входит около 0,625 г. На глубине 30 м давление примерно 4 атм, т.е. в бутылку войдёт в 4 раза больше воздуха. Если поднять такую бутылку на поверхность, и она при этом не лопнет (по закону Бойля–Мариотта, произведение объёма на давление есть величина постоянная), и воздух из неё не вытечет через мелкие отверстия, что очень вероятно, то в бутылке будет содержаться 0,625 г 4 = 2,5 г воздуха. Поскольку масса самой бутылки не изменилась, то общая масса должна увеличиться на 1,875 г. Чем больше вмещает бутылка, тем сильнее должен быть эффект. В типичный промышленный баллон помещается такое количество сжатого воздуха, что при нормальном давлении этот воздух займёт объём примерно 2700 л. Если бы газ становился легче, когда его сжимают, то такой баллон вообще бы ничего не весил, а мы все знаем, что масса полного баллона на 3,4 кг больше, чем пустого. Непонятно также, как можно определить без точных приборов разницу в массе, составляющую всего 2 г. Ваши ощущения, видимо, были вызваны безграничным доверием к инструктору.

Ответ 2. Возможно, инструктор заполнил бутылку гелием, а не воздухом: молекулярный вес гелия 4, а воздуха 28,8 (79% азота и 21% кислорода).

Ответ 3. Иллюзия может объясняться тем, что любой «до упора» надутый объёмный предмет интуитивно оценивается нами как более тяжёлый по сравнению с таким же, но не так сильно надутым предметом. Как-то от скуки я после долгих и неудачных попыток (категорически не советую кому-нибудь повторять мои опыты), подсоединив шлангом пустую пластиковую бутылку к автомобильной шине, заполнил её сжатым воздухом до предельного «безопасного» давления 840 кПа, что соответствует давлению на глубине 74 м. Бутылка раздулась, как барабан, и действительно казалась легче, чем такая же открытая бутылка. Думаю, что если такие опыты ставить на глубине 100 м, то бутылку просто разорвёт при подъёме на поверхность.

Ответ 4. Во-первых, на глубинах 30 м и более начинает сказываться азотное опьянение, так что вдыхание сжатого воздуха приводит к неадекватной оценке реальности. Во-вторых, я просто не знаю никаких методов выделить кислород из баллона со сжатым воздухом на глубине 30 м. Перепутать глубоко под водой баллон со сжатым кислородом с баллоном со сжатым воздухом весьма опасно. Парциальное давление чистого кислорода составляет там 4 атм, а допустимое предельное давление для дайвера 1,4 атм – при вдыхании газа с парциальным давлением чистого кислорода более 2 атм начинаются судороги, что может привести к летальному исходу.

NewScientist.com.30Jun2007.

Подборка и пер. с англ. Н.Д.КОЗЛОВОЙ