Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Физика»Содержание №5/2009

Материал к уроку

Почему же, почему?

Почему?

? Оставив свою пилу в сыром сарае, я через некоторое время обнаружил, что она покрылась узором из тонких линий ржавчины. Почему так получилось?

рис.1 Ответ 1. На фотографии видны довольно обширные области не тронутого ржавчиной металла. Это заставляет предположить, что изначально полотно было покрыто слоем защитного лака, возможно, ацетобутиратом целлюлозы. Когда лак стареет, он теряет пластичность, становится хрупким и вполне может трескаться при естественных колебаниях температуры. В местах трещин металл и ржавеет.

Ответ 2. Мы видим следы так называемой нитевидной, или подповерхностной, коррозии, которая происходит, если защитный слой очень тонкий. Этот процесс интенсивно исследовался ещё с 1940-х гг. в тонких покрытиях с постоянной скоростью около 0,4 мм/сутки растут нити ржавчины толщиной до полумиллиметра. Растут они в случайных направлениях, но никогда не пересекаются между собой. Если одна нить подходит слишком близко к другой, то рост либо прекращается, либо продолжается под другим углом. Причина этому – дифференциальная аэрация ячеек, что является изящным примером электрохимического процесса. В головке каждой нити имеется малюсенький «пакет» с концентрированным раствором солей железа, который может поглощать атмосферную воду. Если кислород начнёт диффундировать через покрытие, то получится электрохимическая ячейка. Железо в головке окисляется и образует нить ржавчины, причём сама головка действует как движущийся анод, а хвост – как катод. При сближении двух нитей одноимённые заряды головок отталкиваются, в результате нити никогда не пересекаются. Нитевидную коррозию можно минимизировать, если загрунтовать поверхность фосфатным или хроматным составом. Впрочем, можно обойтись и домашними средствами: хорошенько (и не раз!) протрите свой инструмент промасленной тряпкой. Судя по фотографии, относительная влажность в сарае была 65–95%. При меньшей влажности нитевидная коррозия не могла бы начаться, а при более высокой появились бы обычные пятна ржавчины.

NewScientist.com.06Dec2008

рис.2? Один мой коллега сделал фотографию воздушных пузырей, образовавшихся во льду большого озера. Как могли образоваться такие интересные пузыри?

Ответ. Не зная глубины озера, трудно с уверенностью дать определённое объяснение, но я видел похожую картину в своём пруду. В пресных прудах и озёрах благодаря биологической активности микроорганизмов, обитающих в донных отложениях, образуются пузыри газа, обычно метана или углекислого газа. Зимой активность понижается, но всё же существует. Пузыри газа днём поднимаются к покрытой льдом поверх­ности, а ночью вмораживаются в неё из-за намерзания снизу на слой льда нового слоя. По сути, на фото – посуточная запись газовых выделений. Это может случиться либо в спокойном и мелком прудике, либо на пологой озёрной отмели.

NewScientist.com.18Осt2008

? Иногда при сильном волнении сердце у человека как будто останавливается в груди. Что при этом случается?

Ответ. У здоровых людей самочувствие определяется мускулатурой, в основном таких внутренних органов, как сердце, пищевод и живот. Хотя все они находятся под подсознательным нервным и гормональным контролем, физические реакции дают драматическую обратную связь. Сердце откликается на эмоции интенсивностью и частотой биений, например, при шоке оно как бы подпрыгивает и замирает. Тревога может вызвать самую настоящую резь в желудке и спазмы в горле. Чувство беспомощности вызывает диастолическую слабость – резкое падение кровяного давления, и этим можно объяснить смерть тех, кто считает себя объектом колдовства вуду, а также физическую боль в сердце в случаях горя, потерь или предательства. К тому же при этом ослабляется циркуляция, появляются учащённое сердцебиение, перебои и такие пугающие симптомы, как слабость и пощипывание лица и конечностей. Напротив, поступление адреналина заставляет сердце биться учащённо, кровяное давление чрезвычайно повышается, однако это может закончиться парализующей паникой, когда человек не знает, что ему делать. Органы, меньше снабжённые мускулатурой, не вызывают такую резкую реакцию: чтобы понять, что нам говорят печень или почки, нужно время.

NewScientist.com.18Осt2008


Подарок от геккона, или углеродные нанотрубки помогают держаться на вертикальных гладких поверхностях

рис.3

1. Кремниевую подложку с выращенным на ней пучком нанотрубок прижимают к стеклу с силой 12 500 Па.

2. Сдвигают подложку относительно стекла, при этом концы нанотрубок распластываются по нему, и подложка удерживается силами Ван-дер-Ваальса. При площади соприкосновения 1 см2 вес удерживаемого груза может достигать 100 Н.

3. Объект легко снимается, если к нему приложить усилие, направленное перпендикулярно стеклу: площадь контакта нанотрубок уменьшится, соответственно уменьшатся и силы Ван-дер-Ваальса.