Рис. 84. Как дуновением вскипятить воду.
Явление это тем более загадочно, что пузырек на ощупь нисколько не горяч, разве лишь чуть тёпел. А между тем вода в нем кипит: вы видите кипение собственными глазами…
Разгадка кроется в том, что снег охладил стенки пузырька, вследствие чего пар внутри сгустился в водяные капли. А так как весь воздух из стеклянного пузырька был выгнан еще при кипячении, то теперь вода в нем испытывает гораздо меньшее давление. Из физики же известно, что с уменьшением давления на поверхность жидкости она кипит при температуре более низкой, чем точка кипения. Мы имеем, следовательно, в нашем пузырьке хотя и кипяток, но кипяток не горячий, – если можно так выразиться.
Вместо снега мы могли употребить холодную воду или даже просто могли дуть на пузырек через соломинку: дуновение, охладив стенки пузырька, вызвало бы сгущение паров и, как следствие этого – кипение. Рис. 84 изображает это любопытное кипячение воды простым дуновением.
Заметим тут же, что если бы пузырек был налит водой не на ¾, а гораздо меньше, то внезапное сгущение паров внутри него могло бы вызвать настоящий взрыв: давление внешнего воздуха, не находя себе противодавления изнутри пузырька, раздавило бы его (вы видите, между прочим, что слово «взрыв» здесь неуместно). Такой опыт лучше производить с тонкостенной бутылкой в том виде, как показано на рисунке, – но при этом надо прикрывать ее салфеткой, чтобы разлетающиеся осколки вас не поранили.
Рис. 85. Как раздавить бутылку посредством охлаждения.
Для чего Марк Твен варил суп из барометра?
В книге «Странствования за границей» известный американский юморист Марк Твен так рассказывает об одном эпизоде своего альпийского путешествия, – эпизоде, разумеется, вымышленном:
«Неприятности наши кончились; поэтому люди могли отдохнуть, а у меня, наконец, явилась возможность обратить внимание на научную сторону экспедиции. Прежде всего я хотел определить посредством барометра высоту места, где мы находились, – но, к сожалению, не получил никаких результатов. Из моих научных чтений я узнал, что не то термометр, не то барометр следует кипятить для точности показаний. Который именно из двух – я не знал наверное, и потому решил прокипятить оба. И все-таки не получил никаких результатов. Осмотрев оба инструмента, я увидал, что они испорчены – у барометра была только одна медная стрелка, а в шарике термометра болтался комок ртути.
Рис. 86. Кулинарно-научные опыты Марка Твена.
Я отыскал другой барометр; он был совершенно новый и очень хороший. Полчаса кипятил я его в горшке с бобовой похлебкой, которую варил повар. Результат получился неожиданный: инструмент совершенно перестал действовать, но суп приобрел такой сильный привкус барометра, что главный повар – человек очень умный – изменил его название в списке кушаний. Новое блюдо заслужило всеобщее одобрение, так что я приказал готовить каждый день суп из барометра. Конечно, барометр был совершенно испорчен, но я не особенно жалел о нем. Раз он не помог мне определить высоту местности, значит, он больше мне не нужен».
Однако что же в самом деле следовало «кипятить» – термометр или барометр?
Термометр, – и вот почему. Из предыдущего опыта мы видели, что чем меньше давление на поверхность воды, тем при более низкой температуре она кипит. Так как с поднятием на горы атмосферное давление уменьшается, то вместе с тем должна понижаться и температура кипения воды. Значит, если мы измерим температуру, при которой кипит вода (по выражению Твена, – «будем кипятить термометр»), то, сверившись с соответствующей таблицей, можем узнать высоту места. Для этого необходимо иметь в распоряжении заранее составленные, на основании ряда опытов, таблицы, – о чем Марк Твен будто бы забыл.
Разумеется, и барометр может служить для определения высоты места, так как он прямо, без всякого «кипячения» показывает давление атмосферы; но и тут необходимы таблицы, показывающие, как уменьшается давление воздуха по мере поднятия над уровнем моря. Все это будто бы смешалось в голове американского юмориста и заставило его «готовить суп из барометра».
Почему вода тушит огонь?
На этот простой вопрос не всегда умеют толково ответить даже люди, проходившие курс физики, – и читатель, надеемся, не посетует на нас, если мы объясним здесь вкратце механизм действия воды на огонь.
Во-первых, прикасаясь к горящему телу, вода превращается в пар, отнимая при этом много теплоты у горящего тела (чтобы превратить крутой кипяток в пар, нужно вшестеро больше теплоты, чем для нагревания того же количества холодной воды до 100 градусов[25]. Во-вторых, пары́, образующиеся при этом, занимают объем в сотни раз больший, чем породившая их вода; окружая горящее тело, пары́ вытесняют воздух, а без воздуха, как известно, горение невозможно. Отсюда понятно, между прочим, что нельзя тушить водой те горящие жидкости, которые легче неё, – например, керосин, нефть, жир, масло; это обыкновенно приносит даже вред, так как вода, погружаясь в горящую жидкость, быстро превращается там в пар, а затем, стремительно поднимаясь вверх, разбрызгивает горящую жидкость во все стороны, содействуя распространению пожара. В таких случаях надо употреблять песок, глину, землю, забрасывать огонь рогожами, одеялами и т. п. Чтобы усилить огнегасительную силу воды, часто примешивают к ней… порох! Это может показаться несообразным – и, однако, вполне рационально: порох быстро сгорает, выделяя большое количество негорючих газов, которые, оттесняя окружающий тело воздух, затрудняют горение.
Какой лед более скользок – гладкий или шероховатый?
Казалось бы, ответ ясен: на гладконатертом полу легче поскользнуться, нежели на обыкновенном – значит, то же будет и на льду.
Но это неверно. Скользкость льда зависит вовсе не от гладкости, а от совершенно особой причины, которая составляет его исключительную особенность среди всех тел природы. Эта особенность – понижение температуры плавления при усилении давления и близость точки плавления к обычным температурам воздуха.
Разберем, что происходит, когда мы катаемся на коньках. Стоя на коньках, мы опираемся на очень маленькую площадь – всего в несколько квадратных сантиметров. И на эту небольшую площадь давит весь вес нашего тела. Если вы вспомните, что говорилось в главе «Почему заостренные предметы колючи?», вы поймете, что конькобежец оказывает на лед огромное давление. Под действием же давления лед тает при более низкой температуре; если, например, лед имеет температуру – 5°, а давление коньков достаточно понизило точку плавления льда, лежащего под коньками, то эти части льда будут таять. Что же получается? Теперь между полозьями коньков и льдом находится тонкий слой воды, – неудивительно, что конькобежец скользит. А как только он переместит ноги в другое место, там произойдет то же самое. Всюду под ногами конькобежца лед превращается в тонкий слой воды, так что, строго говоря, он скользит не по льду, а по воде. В большие морозы, когда температура льда настолько понижается, что даже усиленное давление недостаточно, чтобы заставить его таять, – тогда и кататься на коньках бывает трудно. Это знает всякий конькобежец. Знаменитый полярный путешественник Нансен рассказывает, что в Гренландии лед совсем не скользок; оно и вполне понятно, если вспомнить, какие морозы стоят в этой забытой Богом земле.
Теперь мы можем вернуться к тому вопросу, который поставлен в заголовке. Мы знаем, что один и тот же груз давит тем сильнее, чем на меньшую площадь он опирается. В каком же случае человек оказывает на опору большее давление – когда он стоит на зеркально-гладком или шероховатом льду?
Ясно, что во втором случае: ведь здесь он опирается лишь на немногие выступы, бугорки. А чем больше давление на лед, тем быстрее его плавление и, следовательно, тем он более скользок.
Глава IXРаспространение света
Какую пользу можно извлечь из своей тени?
Говорят, наша тень – бесполезнейшая вещь в мире. Какую, в самом деле, пользу можем мы извлечь из нашей тени, которую, к тому же, и поймать нельзя?
Однако наши прадеды умели ловить свои тени и извлекать из них некоторую пользу.
Рис. 87. Как наши прадеды рисовали силуэты. (Со старинной гравюры.)
Мы говорим о рисовании силуэтов, – теневых изображениях профиля.
В наш век, благодаря фотографии, всякий имеет возможность получить свой портрет или запечатлеть черты дорогих ему людей. Наши прадеды в XVIII веке не были так счастливы: портреты, заказываемые художникам, стоили больших денег и были доступны лишь немногим. Но у них зато весьма распространены были силуэты; до известной степени они заменяли им наши современный фотографии. Это – как бы пойманные и закрепленные тени. Силуэты получались механическим путем, и в этом отношении они напоминают столь противоположную им светопись. Мы пользуемся светом, предки наши пользовались, напротив, тенью.
Рис. 88. Шиллер.
Рис. 89. Наследник Цесаревич Павел Петрович.
Как именно производилось зарисовывание силуэтов, видно из прилагаемого рис. 87. Тот, с которого делался силуэт, садился между свечёй (для усиления яркости поставленной перед зеркалом) и натянутой на раму прозрачной бумагой.
Голова поворачивалась так, чтобы тень давала характерный, выразительный профиль, – и тогда её очертания обводились карандашом. Затем контур заливался тушью и наклеивался на белую бумагу: силуэт готов. При желании, его уменьшали с помощью пантографа.
Рис. 90. Император Вильгельм II.
Рис. 91. Станислав Понятовский.
Рис. 92. Вольфганг Гете.
Вы легко можете сами, не будучи вовсе хорошим рисовальщиком, приготовить силуэты ваших знакомых. Для этого ничего не надо, кроме терпения и любви к делу. Не думайте, что простой черный абрис не может дать представления о хар