Рис. 61. Цветок под мыльным колпаком.
Рис. 62. Пузырь над статуэткой и вокруг нее.
Вместо цветка можно употреблять статуэтку, увенчав её голову пузырьком, как показано на рис. 62. Для этого необходимо предварительно капнуть на голову статуэтки немного раствора, а затем, когда большой пузырь выдут, проткнуть его трубочкой и выдуть внутри него маленький.
Поместить мыльный пузырь на цветок. Для этого берут астру или какой-нибудь другой цветок с упругими лепестками; его слегка погружают в мыльный раствор, пока середина его не будет смазана жидкостью. Держа цветок за стебель в левой руке, выдувают в трубочке правой руки мыльный пузырь и тотчас же осторожно перекладывают его на цветок (рис. 63). Если цветок был погружен в раствор целиком, то пузырь облечет его со всех сторон.
Рис. 63. Мыльный пузырь на цветке.
Несколько концентрических мыльных пузырей (рис. 64). Из чашки, употребленной для первого опыта, выдувают, как и в том случае, большой мыльный пузырь. Затем погружают соломинку полностью в мыльный раствор так, чтобы только кончик её, который придется взять в рот, остался сух, и просовывают ее осторожно через стенку первого пузыря до центра; медленно вытягивая затем соломинку обратно, не доводя её, однако, до края, выдувают второй пузырь, заключенный в первом; в нем – третий, четвертый и т. д. до 5–7 раз.
Рис. 64. Концентрический ряд мыльных пузырей.
Рис. 65. Цепь из мыльных пузырей.
Цепь из пузырей. Чтобы составить изображенную на рис. 65 цепь из пузырей, нужно быстро сбрасывать в воздух, один за другим, несколько пузырей, по возможности одинаковых размеров. Чем искуснее экспериментатор, тем более длинную цепь ему удастся устроить.
С помощью проволочных рамок и остовов можно получать мыльные пузыри самой разнообразной формы. Проволока отнюдь не должна быть гладкой: заржавленная – самая подходящая. Фигура, изображенная на рис. 66 вверху направо, получается, если погрузить целиком проволочный куб в мыльный раствор и затем вынуть его. При вторичном погружении куба (на этот раз – только нижней стороной) вы получите фигуру, изображенную вверху налево: куб внутри куба.
Цилиндрический пузырь, изображенный на правой стороне рис. 66, получается между двумя проволочными кольцами. Для этого на нижнее кольцо (установленное на трех ножках и имеющее форму тагана) спускают обыкновенный шарообразный пузырь (см. средний рис. внизу, на нашей таблице). Затем сверху к пузырю прикладывают смоченное второе кольцо и, поднимая его вверх, растягивают пузырь, пока он не сделается цилиндрическим.
Рис. 66. Получение мыльных пузырей при помощи проволочных остовов.
Любопытно, что если вы поднимете верхнее кольцо на высоту бóльшую, чем длина окружности кольца, то цилиндр в одной половине сузится, в другой – расширится, и затем распадется на два цилиндра неравной величины.
Пленка мыльного пузыря все время находится в натяжении и давит на заключенный в ней воздух; направив соломинку к пламени свечи, вы легко можете убедиться, что сила тончайших пленок не так уж ничтожна: пламя резко уклоняется в сторону (рис. 67 и 68).
Напряжение стенок мыльного пузыря:
Рис. 67.
Рис. 68.
Любопытно наблюдать за пузырем, когда он из теплого помещения попадает в холодное: он заметно уменьшается в объеме и, наоборот, раздувается, попадая из холодной комнаты в теплую. Причина заключается, конечно, в сжатии и расширении заключенного в пузыре воздуха.
Красивые переливы цветов пузырей приобретают особенную эффектность, если, выдув пузырь, втянуть его обратно в трубку и затем выдуть вторично.
На этом мы и покончим с мыльными пузырями и вообще с опытами, основанными на физических свойствах жидкостей. В следующей главе мы будем иметь дело с телами газообразными.
Глава VIIСвойства газов
Одинаково ли весят пуд[23] воды и пуд железа?
Несообразительных людей принято «ловить» на вопросе: «Что тяжелее – пуд воды или пуд железа?» Простак обыкновенно отвечает, что пуд железа, разумеется, тяжелее, – чем и вызывает громкий взрыв смеха.
Шутники, вероятно, еще громче расхохочутся, если простак, растерявшись, ответит, что пуд воды тяжелее, чем пуд железа. Такое заявление кажется ни с чем не сообразным, – и однако, строго говоря, это единственно верный ответ!
Наше странное утверждение основывается на Архимедовом законе, который, как известно, применим не только к жидкостям, но и к газам, – в том числе, конечно, и к воздуху. Каждое тело, находящееся в воздухе, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненный им объем воздуха.
Вода и железо тоже, конечно, теряют в воздухе часть своего веса, и чтобы получить их истинные весá, нужно прибавить эту потерю.
Следовательно, истинный вес воды, в нашем случае, равен 1 пуду + вес воздуха в объеме воды; истинный вес железа = 1 пуду + вес воздуха в объеме железа.
Но вода занимает больший объем, нежели железо; поэтому истинный вес нашего пуда воды больше истинного веса пуда железа! Выражаясь точнее, мы должны были бы сказать: истинный вес того количества воды, которое в воздухе весит один пуд, больше истинного веса того количества железа, которое весит в воздухе также один пуд.
Как поднять тяжелый груз простым дуновением?
Склейте из бумаги длинный прямоугольный мешок, положите его перед собой на стол, на него поставьте толстую тяжелую книгу – и попытайтесь раздуть мешок, как изображено на рисунке. С первого взгляда кажется, что та часть мешка, которая зажата между столом и книгой, не раздуется. Однако сделайте опыт – и вы сразу убедитесь, что силою вашего дуновения вам удастся приподнять и опрокинуть довольно увесистый том, а то и целых два. Подобным образом можно поднять не только тяжелую книгу, но даже и взрослого человека.
Рис. 69. Дуновением можно опрокинуть тяжелую книгу.
Непослушная пробка
Предыдущий опыт убедил вас, что упругость воздуха есть сила и при том – весьма солидная. Следующий опыт еще более утвердит вас в этом убеждении.
Для опыта вам нужна лишь обыкновенная бутылка и такая пробка, которая была бы меньше отверстия бутылки. Держите бутылку горизонтально, вложите в горлышко пробку и предложите кому-нибудь вдуть пробку внутрь бутылки.
Казалось бы, ничего нет легче, как выполнить эту задачу. Но вот попробуйте на деле: дуньте посильнее на такую пробку – и вы будете поражены результатом. Пробка не только не войдет внутрь бутылки, но… полетит прямо вам в лицо! Чем крепче подуть, тем сильнее вылетает пробка обратно. Для того же, чтобы заставить капризную пробку проскользнуть внутрь бутылки, вам надо поступить как раз наоборот: не дуть на пробку, а втянуть в себя воздух из отверстия над ней. Эти неожиданные явления объясняются крайне просто.
Рис. 70. Неожиданный результат дуновения.
Когда вы дуете в горлышко бутылки, вы, собственно говоря, вдуваете в бутылку воздух через отверстие между пробкой и стенками горлышка. Этим вы увеличиваете упругость воздуха в бутылке, и он с силою выбрасывает пробку наружу. Когда же втягиваете воздух в себя, вы, напротив, разрежаете воздух в бутылке, – и тогда пробка вталкивается внутрь давлением наружного воздуха.
Опыт удается хорошо лишь тогда, когда горлышко совершенно сухо.
В связи с этим опытом находится тот известный всякой хозяйке факт, что при наполнении бутылки через воронку необходимо время от времени приподнимать воронку, – иначе жидкость не стекает в бутылку. Здесь препятствием является опять-таки воздух, который, не имея выхода из бутылки, мешает жидкости стекать вниз. Поднятие же воронки открывает ему выход между её наружными стенками и стенками горлышка. Было бы поэтому весьма практично устраивать воронки так, чтобы их суженная часть имела продольные выступы, мешающие ей вплотную приставать к горлышку. Обращаем на это внимание господ стеклянных фабрикантов.
Неиссякаемая пойлушка
Возьмите миску с водой и погрузите в нее полную воды бутылку горлышком вниз; вы убедитесь, что хотя бутылка и откупорена, но вода из неё не выливается: ее поддерживает атмосферное давление.
Пользуясь этим, вы можете устроить в высшей степени практичную пойлушку для домашней птицы. Устройство её настолько просто, что прямо видно из рисунка, без всяких пояснений. Особенность же её состоит в том, что уровень воды в миске все время остается неизменным, пока в бутылке имеется вода; как только уровень воды в миске станет ниже горлышка, из бутылки польется вода и снова закупорит бутылку.
Рис. 71. Практичная пойлушка.
Еще способ выйти сухим из воды
Положите монету на большую плоскую тарелку, налейте воды настолько, чтобы она покрыла монету, – и тогда предложите гостям взять монету голыми руками, не замочив пальцев.
Для решения этой задачи вам придется воспользоваться стаканом и горящей бумажкой. Зажгите бумажку, положите ее, горящую, внутрь стакана и быстро поставьте стакан на тарелку вне монеты, опрокинув его дном вверх. Бумажка скоро потухнет, стакан наполнится белым дымом, а затем под него сама собой соберется вся вода с тарелки. Монета же, конечно, останется на месте, и когда она обсохнет, вы сможете взять ее, не замочив пальцев. Какая же сила вогнала воду в стакан и поддерживает ее на определенной высоте? Сила атмосферного давления. Горящая бумажка нагрела воздух в стакане; воздух от нагревания расширился, и часть его вышла наружу. Когда бумажка потухла, воздух понемногу снова остыл, но при охлаждении он уменьшился в объеме, – и на место недостающего воздуха вошла вода, вгоняемая в стакан давлением наружного воздуха.
Что здесь главная причина именно в нагревании воздуха, а не в поглощении части кислорода горящей бумажкой (как приходится иногда слышать и читать) – это видно хотя бы из следующих фактов: 1) Вы можете, вместо того, чтобы класть в стакан горящую бумажку, просто нагреть его – например, сполоснув его кипятком. 2) Если вместо бумажки взять смоченную спиртом вату, которая горит дольше