Почему же, почему?

рис.2 ? Когда я вылил на разогретую сковороду оливковое масло с добавкой красного вина, раздался маленький взрыв, и вино – не масло! – выплеснулось метра на два. К счастью, оно не успело разогреться, так что я не ошпарился. Примерно через минуту вино и масло на сковороде разделились. Что произошло?

Ответ 1. Это явление без сомнения вызвано перегревом жидкости, не имеющей центров парообразования, выше точки кипения. В качестве таких центров могут выступать трещины, царапины на сосуде, острые углы или твёрдые частицы. Такие центры легко наблюдать в бокале с шампанским: это точки, из которых непрерывно исходят пузырьки газа. При ближайшем рассмотрении оказывается, что в этих местах либо трещинка, либо пылинка – в очень чистых бокалах шампанское пузырится значительно дольше. Если на вашей сковороде не было достаточного числа центров парообразования, температура повысилась выше точки кипения вина, и пузыри стали образовываться сами. Каждый пузырёк сам по себе становился центром парообразования, и процесс пошёл взрывообразно. Такое часто случается в химических лабораториях, где посуду тщательно моют. Во избежание подобных случаев химики обычно слегка царапают посуду изнутри или добавляют в рабочий раствор химически инертный порошок. Центры парообразования играют важную роль и в других областях. Например, засевая тучу мелкодисперсным порошком, можно вызвать дождь. Металлурги также используют аналогичный приём, чтобы получать сплавы с желаемым размером зерна. В вашем случае, возможно, масло образовало плоский слой на сковороде, а может, сковорода была слишком чистая. Капли вина, конечно, достаточно разогрелись, чтобы ошпарить, но на воздухе они, видимо, быстро остыли. Чтобы такого впредь не случалось, перед тем, как выливать масло с вином на сковороду, бросьте туда веточку розмарина.

Ответ 2. По-видимому, смесь масла и вина была плохо перемешана, поэтому масло быстро всплыло, а вино оказалось ближе к горячему дну. Спирт в вине закипел быстрее, чем вода, его пузырьки пошли сквозь масло. Будучи тяжелее воздуха, пары спирта собрались на поверхности масла, и вследствие контакта с воздухом образовалась гремучая смесь. Эта смесь вытекла из сковородки на раскалённую плиту и взорвалась.

Ответ 3. Жидкость кипит, когда давление её паров равно внешнему давлению, в нашем случае – 1 атм. Температура кипения двухфазной жидкости – смеси вина и масла – ниже, чем температура кипения каждой фазы в отдельности. Каждая фаза характеризуется своим давлением паров, а смесь закипает при среднем значении давления. Однако, если смесь разделилась перед нагреванием, как и было в данном случае, вино просто перегрелось выше температуры кипения двухфазной смеси, и его закипание вызвало такой бурный процесс.

NewScientist.com.11Jun2008

? Сколько времени мы можем просуществовать, если Солнце внезапно погаснет или будет надолго закроется каким-нибудь небесным телом?

Ответ 1. Расчёты показывают, что Земля, если ей не будет сообщаться солнечное тепло, превратится полностью в оледенелое тело суток за 45, что следует из закона Стефана–Больцмана об излучении нагретого тела. Основная тепловая энергия содержится в океанах, средняя температура морской воды составляет 15 °С вплоть до глубины 35 м. Энергию более глубоких слоёв можно не учитывать, т.к. эти слои будут скрыты подо льдом. Суша имеет меньшую теплоёмкость, и замёрзнет гораздо быстрее, чем океан. Воздух над относительно тёплым океаном будет подниматься вверх, вытесняемый холодным воздухом, поступающим с суши. В результате водоёмы на суше начнут интенсивно охлаждаться. Отметим, что вулканическая пыль, выброшенная при извержении вулкана Тамбора в 1815 г., с одной стороны, способствовала охлаждению, а с другой – противодействовала ему. Пыль блокировала Солнце, но блокировала и Землю, не давая земному теплу излучаться в космос вследствие парникового эффекта. Потеря поступления солнечной энергии 25% вызвала понижение глобальной температуры в 1916 г. на 0,7 °С. Однако это не такое уж и значительное падение температуры позволяет надеяться на бóльший, чем за 45 суток, срок оледенения Земли из-за парникового эффекта, обусловленного наличием атмосферы и тепловой инерции океанов. Тем не менее и на такой Земле всё же смогут существовать люди. Ведь сохранится громадное количество энергии в виде ископаемого и ядерного топлива, а также внутреннего тепла планеты. Однако без растений запас кислорода быстро иссякнет, так что придётся строить биосферы с искусственным освещением, поддерживающим фотосинтез. К счастью, Солнце не должно погаснуть раньше, чем через 5 млрд лет.

Ответ 2. Можно оценить скорость замерзания Земли по скорости её охлаждения ночью. При ясной погоде температура снижается до точки замерзания воды меньше, чем за 12 часов. При облачном небе поверхность излучает меньше тепла в космос, так что процесс охлаждения идёт медленнее – температура понижается на 5 °С за 12 ч. Однако без солнечной энергии, которая обуславливает испарение воды, эти экранирующие тучки быстро рассеются, и не исключено, что суша замёрзнет за несколько дней. Исключение составит побережье, т.к. его будет подогревать вода океана. На замораживание прибрежной суши понадобится несколько недель. Можем ли мы противостоять этому? Нам, наверное, надо будет быстро сжечь все леса, чтобы получить как можно больше углекислого газа, который поглощает инфракрасное излучение. Однако, даже если мы используем и этот вид топлива, и ядерные запасы, и геотермальное тепло, смерть во льдах неотвратима – нам не выжить без пищи и кислорода.

www.newscientist.com/blog/lastword 1 April 2009

Пер. с англ. Н.Д.Козловой