Материал к уроку

Почему же, почему?..

? Если нормальная температура человеческого тела составляет 36,6 °С, то почему нам жарко при такой же температуре окружающего воздуха?

Ответ. Человеческий организм в некотором смысле можно уподобить некоему механизму, работа которого сопровождается выделением большого количества тепла. При высокой температуре окружающей среды освобождение организма от этого тепла происходит с низкой эффективностью. Тепло выделяется при сокращениях мускулатуры сердца и лёгких, в процессе работы ионных насосов, ответственных за прохождение электрических импульсов по нервным волокнам, а также в ходе химических реакций в пищеварительном тракте. В условиях столь высокой активности внутренних органов организм должен обеспечить перенос выделяемой тепловой энергии в окружающую среду. Это обеспечивается благодаря циркуляции крови под поверхностью кожи, за счёт выдыхания тёплого влажного воздуха и испарения влаги с поверхности тела. Все перечисленные процессы эффективны лишь в том случае, если температура окружающей среды близка к 21 °С – температуре максимального комфорта. Именно они поддерживают стабильную температуру нашего организма, составляющую 36,6 °С. Но если температура окружающей среды такая же, то эффективность указанных процессов падает, и нам становится жарко, особенно в условиях высокой влажности. Действительно, влага на поверхности тела поглощает повышенное количество теплоты, а затем избавляется от неё в процессе испарения. Всё, что препятствует испарению – влажный воздух, отсутствие ветра, плотная одежда, – усиливает у нас ощущение жары и дискомфорта.

Ask the experts. Scientific American, 08Apr2009.
URL: http://www.grandex.ru

 

? Правильно ли считать газированную воду более лёгкой, чем негазированную?

Ответ 1. Газированная вода тяжелее. Вернее, плотность газированной воды больше, чем негазированной, когда диоксид углерода СО₂ растворён в воде, но не выделяется в ней в виде пузырьков. Занимаемый данной массой воды с растворённой в ней углекислотой объём можно подсчитать, если сложить объём собственно воды (плотность 1 г на 1 мл) и объём углекислоты (1 г примерно на 0,8 мл). Так, к примеру, если растворить 2 г СО₂ в 998 г воды, то общая масса раствора составит 1 кг, занимаемый им объём составит 999,6 мл, а плотность 1,0004 г/мл (при температуре 4 °С). Если же углекислота присутствует в воде в виде пузырьков, то её плотность меньше, чем у «чистой» воды. Пузырьки уменьшают плотность: 2 г СО₂ в газообразном состоянии занимают объём, равный приблизительно 1 л. На дне озера Nyos в Камеруне из многочисленных источников активно выделяется углекислый газ. Обычно газ растворяется в воде, и из-за повышенной плотности вода опускается на дно. Но иногда в воде начинают формироваться пузырьки углекислого газа, которые поднимаются на поверхность, в результате большое количество этого газа попадает в атмосферу. Именно из-за этого в 1996 г. здесь произошла ужасная трагедия: 1700 человек погибли из-за отравления поднявшимся со дна озера углекислым газом.

Ответ 2. Прежде всего нужно определиться: о какой негазированной воде идёт речь? О дистиллированной? Или, быть может, имеется в виду вода минеральная? Или водопроводная? У всех них разная плотность. Если имеется в виду дистиллированная вода, то после процесса растворения в ней углекислоты и при нормальном атмо­сферном давлении её плотность слегка увеличится за счёт растворённого в ней газа. Разумеется, мы предполагаем, что при этом пузырьки в ней отсутствуют. При наличии же пузырьков плотность воды понижается. Однако, если речь идёт о минеральной воде или воде, в которой растворены соли (например, морской), то ответить на поставленный вопрос без надлежащей экспериментальной проверки достаточно сложно.

NewScientist.com.04Nov2009
(The Last Word)

 

? Почему выпадают линзы из очков, если очки опустить в холодную воду?

Ответ 1. Действительно, я наблюдал такое явление, когда, будучи в горах Шотландии, промывал свои очки в ледяной воде стремительного потока, имеющей нулевую температуру. Это можно объяснить тем, что металлическая оправа сокращается сильнее, чем стёкла, и выталкивает их, тем более что они выпуклые и сильно деформируются при сжатии.

Ответ 2. Обычно стёкла для очков делают из пластика, а пластик сокращается в десять раз сильнее металла из-за большего коэффициента термического расширения. При охлаждении на 20 °С пластиковая линза сократится на десятые доли миллиметра, а металлическая оправа – всего на сотые.

NewScientist.com.08Aug2009

Б.В. Булюбаш (пер. с англ.)
<borisbu@sandy.ru>,
НГТУ им. Р.Е. Алексеева, г. Н. Новгород