Тадек, видя что уже конец опыта, попросил:
— Папочка, покажи, пожалуйста, еще что-нибудь интересное…
— Хорошо. Сейчас вы самостоятельно проделаете интересный опыт. Возьмите несколько стеклянных трубочек, вот здесь, в ящике стола. Трубочки могут быть различной толщины. В плоскую миску налейте немного окрашенной несколькими каплями чернил воды и поставьте вертикально в неё трубочки.
Небольшое замешание у стола с трубочками, к счастью, кончилось благополучно: ни одна из трубочек не была разбита. Ребята, поставив в миску трубочки, наблюдали за тем, как голубая вода поднималась вверх.
— О-о-о! — удивился Антек, в руках которого оказалась самая тоненькая трубочка, — ну и высоко поднялась вода!
Пан Станислав внимательно наблюдал за детьми. В руках каждого из них были различного диаметра трубочки. Чем меньшим был диаметр трубки, тем вверх, и чем больше диаметр, тем голубой столбик воды был короче.
— Жидкость в ваших трубках поднимается тоже благодаря поверхностному натяжению, — начал он.
— А чернила? — спросили ребята.
— Чернила в данном случае не играют никакой роли. В воду мы добавили их только для того, чтобы удобнее было проводить опыт.
Жидкости, благодаря поверхностному натяжению могут подниматься не только по тоненьким трубочкам, — продолжал пан Станислав, — они поднимаются всюду, где есть пористая среда, в которой много маленьких и тоненьких каналиков. Вот, например, промокательная бумага. Уголочком промокательной бумаги коснитесь капли чернил. На ваших глазах капля исчезнет, переходя на промокательную бумагу.
Чистая бумага, сделанная только из растительных волокон, очень хорошо пропускает воду. Писать на такой бумаге нельзя. Чтобы бумага была пригодна для чернил, надо закрыть множество каналиков и микроканаликов, расположенных между волокнами. На бумажных фабриках в волокнистую суспензию добавляют немного клея и различные порошки. Зерна порошков закупоривают каналики между волокнами, а бумага становится пригодной для чернил.
Самым лучшим видом промокашек является наша земля. Благодаря ее пористости, вода из более глубоких слоев земли по построенным природой каналикам поднимается вверх и питает корни растений.
В лаборатории царила тишина.
— Я покажу вам сейчас, ребята, замечательный способ поливки цветов, основанный на использовании поверхностного натяжения.
Это заинтересовало особенно Госю, которая за всё время не проронила ни одного слова.
— Рядом с горшком цветов поставим бутылку с водой, — и пан Станислав взял с полки пол-литровую бутылку. — В бутылку вложим мокрый конопляный шнурок так, чтобы он коснулся дна, а второй его конец закопаем на несколько сантиметров в землю в горшке. Шнурок, состоящий из нескольких тысяч тоненьких волокон, представляет собой как бы сплетение тысячи тоненьких трубочек. Вода по этим трубочкам поднимается вверх так же, как и чернила по промокательной бумаге. Количество воды, которое пройдет по каналикам шнурка в течение суток, зависит от самого шнурка: чем он тоньше и крепче сплетен, тем медленнее будет поставлять воду земле. И, конечно, наоборот, толстый и пороватый шнур пропустит гораздо больше воды.
Это объяснение больше всего понравилось Госе.
— Вот хорошо, что есть такой умный способ поливки цветов, а я-то думала, кого попросить поливать цветы, когда мы уедем в пионерский лагерь, а вы в отпуск.
— Пап, — перебил Госю Томек, которого видно было не интересовала поливка цветов, — а ты когда-то говорил о керосине и поверхностном натяжении…
— Так-так, применение керосина для вымачивания в нем ржавых предметов основано на явлении поверхностного натяжения. Если есть, например, у нас болт с гайкой и гайку трудно отвинтить, смазка маслом в таком случае не поможет. Масло густое и не проникает в витки нарезки под гайкой.
На помощь приходит керосин. Его поверхностное натяжение мало. Керосин свободно проникает в каждую, даже самую маленькую щель.
Отец близнецов посмотрел на часы.
— Ребята, в следующий раз мы проделаем опыт с иглой, которая не будет тонуть…
— Неужели тоже из-за поверхностного натяжения? — спросила Гося.
— Об этом вы узнаете через месяц, — ответил пан Станислав.
Александра Сенковская
Физика вокруг нас
Как вы думаете, ребята, может ли физик изучать такой процесс, как горение? Подчиняется ли этот процесс каким-либо физическим законам? Давайте рассмотрим его вместе с вами.
Как известно, горение — это химический процесс соединения кислорода с горящим материалом. Он может успешно происходить в воздухе, содержащем всего 20 % кислорода.
Сгорающий материал выделяет тепло, то есть тепловую энергию. Все горючие, материалы можно разделить на твердые, жидкие и газообразные. Все эти вещества характеризуются теплотой сгорания, то есть количеством тепла, выделяющегося при сгорании одного килограмма горючего вещества (исчисляется в килокалориях — сокращенно «ккал»).
Теплота сгорания различна для различных веществ: самая большая у водорода, при сгорании 1 кг которого выделяется 34.200 ккал. При сгорании, например, 1 кг бензина выделяется около 10000 ккал тепла, а при сгорании 1 кг каменного угля — от 7400 до 8800 ккал в зависимости от сорта.
Остановимся давайте подробнее на угле — основном виде топлива. Заметили ли вы, что в хорошо растопленной печи что-то гудит? Это гудит воздух, который сильной струей проникает из комнаты в печь. Часть кислорода, содержащегося в воздухе, вступает в реакцию горения. Остальные выделяющиеся при этом газы выходят через трубу в атмосферу, так как они «легче» атмосферного воздуха. В печи возникает тяга, называемая в физике естественной.
В промышленных печах, например, где требуется большее количество воздуха (то есть кислорода), чем это может обеспечить естественная тяга, применяют искусственную, или принудительную тягу путем нагнетания специальными устройствами воздуха в печь.
Говоря о том, что нагретый воздух легче атмосферного, мы слово «легче» взяли в кавычки. И не случайно. Хороший физик всегда объяснит, что удельный вес нагретого воздуха меньше удельного веса атмосферного воздуха.
Чем меньше удельный вес газа, тем меньше его давление. Значит и в дымоходной трубе давление будет меньше атмосферного.
Рассмотрим этот случай подробнее. Представьте себе печь с дымоходной трубой. Атмосферное давление на уровне входа в печь больше, чем у выхода из дымоходной трубы, так как оно сжато большим столбом воздуха.
В самой же дымоходной трубе условия особые. Находящийся в ней воздух и другие газообразные продукты сгорания нагреты, то есть, как вы знаете, легче, чем атмосферный воздух. Поскольку воздух в тру(легче, то и его давление меньше окружающего. В результате в трубе и в печи постоянно поддерживается пониженное давление по сравнению с атмосферным, или иными словами, воздух в печи и трубе разрежен. Находясь под большим давлением, он нагнетается в печь, а затем, нагреваясь, уходит в атмосферу. Так и возникает естественная тяга.
Но всегда ли полезна естественная тяга? От чего зависит её сила?
Очень часто, особенно в жаркое лето, хозяйки жалуются, что печь «не тянет». В чем дело? Дело в том, что естественная тяга тем больше, чем холоднее воздух снаружи и горячее в трубе. Чем больше разница давлений, тем лучше тяга. Что делать, чтобы и летом можно было пользоваться печью? На помощь нам приходит физика. «Надо построить высокую трубу, — говорит она, — тогда печь будет как бы подключена к высоким слоям атмосферы, где давление ниже, чем на уровне печи. Разница этих давлений и обеспечит хорошую тягу даже в жаркое лето».
Думаю, что вам теперь понятно, почему заводские трубы строят такими высокими. Правда, дымоходная высокая труба — дорогое сооружение и не всегда можно возводить такие в жилых домах.