Высота Эйфелевой башни.
Если теперь нас спросят, какова высота Эйфелевой башни, то прежде чем ответить: «300 метров», вы, вероятно, поинтересуетесь:
--В какую погоду—холодную или теплую?
Ведь высота столь огромного железного сооружения не может быть одинакова при разной температуре. Мы знаем, что железный стержень длиной 300м удлиняется на 3мм при нагревании его на один градус. Приблизительно на столько же должна возрастать и высота Эйфелевой башни при повышении температуры на 1 градус. В теплую солнечную погоду железный материал башни может нагреться в Париже градусов до +40, между тем как в холодный, дождливый день температура его падает до +10, а зимою до 0, даже до –10. Как видим, колебания температуры доходят до 40 и более градусов. Значит, высота Эйфелевой башни может колебаться на 3 40=120мм, или на 12см .
Прямые измерения обнаружили даже, что Эйфелева башня еще чувствительнее к колебаниям температуры, нежели воздух: она нагревается и охлаждается быстрее и раньше реагирует на внезапное появление солнца в облачный день. Изменения высоты Эйфелевой башни обнаружены с помощью проволоки из особой никелевой стали, обладающей способностью почти не изменять своей длины при колебаниях температуры. Замечательный сплав этот носит название «инвар»(от латинского «неизменный).
Итак, в жаркий день вершина Эйфелевой башни поднимается выше, чем в холодный, на кусочек, равный 12см и сделанный из железа, которое, впрочем, не стоит ни одного лишнего сантима.
Когда Октябрьская железная дорога длиннее--летом или зи мой?
На вопрос: „Какой длины Октябрьская железная дорога?“—кто-то ответил:
--Шестьсот сорок километров в среднем; летом метров на триста длиннее, чем зимой.
Неожиданный ответ этот не так нелеп, как может показаться. Если длиной железной дороги называть длину сплошного рельсового пути, то он и в самом деле должен быть летом длиннее, чем зимой. Не забудем, что от нагревания рельсы удлиняются—на каждый градус Цельсия более чем на одну 100 000-ю своей длины. В знойные летние дни температура рельса может доходить до 30-40 градусов и выше; иногда рельс нагревается солнцем так сильно, что обжигает руку.В зимние морозы рельсы охлаждаются до –25 градусов и ниже. Если остановиться на разнице в 55 градусов между летней и зимней температурой, то, умножив общую длину пути 640 км на 0,00001 и на 55, получим около 1/3 км. Выходит, что и в самом деле рельсовый путь между Москвой и Ленинградом на треть километра, т. е. примерно на триста, длиннее, нежели зимой.
Изменяется здесь, конечно, не длина дороги, а только сумма длин всех рельсов. Это не одно и то же, потому что рельсы железнодорожного пути не примыкают друг к другу вплотную: между их стыками оставляются небольшие промежутки—запас для свободного удлинения рельсов при нагревании. Наше вычисление показывает, что сумма длин всех рельсов увеличивается за счет общей длины этих пустых промежутков; общее удлинение в летние знойные дни достигает 300м по сравнению с величиной ее в сильный мороз. Итак, железная часть Октябрьской дороги действительно летом на 300 м длиннее, нежели зимой.
Часы без завода.
Лед, не тающий в кипятке .
Возьмите пробирку, наполните водой, погрузите в нее кусочек льда, а чтобы он не всплыл вверх (лед легче воды), придавите его свинцовой пулей, медным грузиком и т.п.; при этом, однако, вода должна иметь свободный доступ ко льду. Теперь приблизьте пробирку к спиртовой лампе так, чтобы пламя лизало только верхнюю часть пробирки. Вскоре вода начинает кипеть, выделяя клубы пара. Но странная вещь: лед на дне пробирки не тает! Мы имеем перед собой словно маленькое чудо: лед, не тающий в кипящей воде…
Разгадка кроется в том, что на дне пробирки вода вовсе не кипит, а остается холодной; она кипит только вверху. У нас не „лед в кипятке“, а „лед под кипятком“. Расширяясь от тепла, вода становится легче и не опускается на дно, а остается в верхней части пробирки. Течения теплой воды и перемешивание слоев будут происходить в верхней части пробирки и не захватят нижних более плотных слоев. Нагревание может передаваться вниз лишь путем теплопроводности, но теплопроводность воды чрезвычайно мала.
Греет ли шуба ?
Что сказали бы вы, если бы вас стали уверять, будто шуба нисколько не греет? Вы подумали бы, конечно, что с вами шутят. А если бы вам стали доказывать это утверждение на ряде опытов? Проделайте, например, такой опыт. Заметьте, сколько показывает термометр, и закутайте его в шубу. Через несколько часов выньте. Вы убедитесь, что он не нагрелся даже на четверть градуса: сколь показывал раньше, столько показывает и теперь. Вот и доказательство, что шуба не греет. Вы могли бы заподозрить, что шубы даже холодят. Возьмите два пузыря со льдом, один закутайте в шубу, другой оставьте в комнате незакрытым. Когда лед во втором пузыре растает, разверните шубу: вы увидите, что здесь он почти и не начинал таять. Значит, шуба не только не согрела льда, но как будто даже холодила его, замедляя таяние!
Что можно возразить? Как опровергнуть эти доводы? Никак. Шубы действительно не греют, если под словом „греть“ разуметь сообщение теплоты. Лампа греет, печка греет, человеческое тело греет, потому что все эти предметы являются источником теплоты. Но шуба в этом смысле слова нисколько не греет. Она своего тепла не дает, а только мешает теплоте нашего тела уходить от него . Вот почему теплокровное животное, тело которого само является источником тепла, будет чувствовать себя в шубе теплее, чем без нее. Но термометр не порождает собственного тепла, и его температура не изменится от того, что мы закутаем его в шубу. Лед, обернутый в шубу, дольше сохраняет свою низкую температуру, потому что шуба—весьма плохой проводник теплоты—замедляет доступ к нему тепла извне, от комнатного воздуха.
В таком же смысле, как шуба, снег греет землю; будучи, подобно всем порошкообразным телам, плохим проводником тепла, он мешает теплу уходить из покрытой им почвы. В почве, защищенной слоем снега, термометр показывает нередко градусов на десять больше, чем в почве, не покрытой снегом.
Итак, на вопрос, греет ли нас шуба, надо ответить, что шуба только помогает нам греть самих себя. Вернее было бы говорить, что мы греем шубу, а не она нас.
Веер.
Когда женщины обмахиваются веерами, им, конечно, становится прохладнее. Казалось бы, что занятие это вполне безвредно для остальных присутствующих в помещении и что собравшиеся могут быть только признательны женщинам за охлаждение воздуха в зале.
Посмотрим, так ли это. Почему при обмахивании веером мы ощущаем прохладу? Воздух, непосредственно прилегающий к нашему лицу, нагревается и эта теплая воздушная маска, невидимо облегающая наше лицо, „греет“ его, т. е. замедляет дальнейшую потерю тепла. Если воздух вокруг нас неподвижен, то нагревшийся близ лица слой воздуха лишь весьма медленно вытесняется вверх более тяжелым ненагретым воздухом. Когда же мы смахиваем веером с лица теплую воздушную маску, то лицо соприкасается с все новыми порциями ненагретого воздуха и непрерывно отдает им свою теплоту; тело наше остывает, и мы ощущаем прохладу.
Значит, при обмахивании веером женщины непрерывно удаляют от своего лица нагретый воздух и заменяют его ненагретым; нагревшись, этот воздух удаляется в свою очередь и заменяется новой порцией ненагретого, и т. д.
Работа веером ускоряет перемешивание воздуха и способствует быстрейшему уравниванию температуры воздуха во всем зале, т. е. доставляет облегчение обладательницам веера за счет более прохладного воздуха, окружающего остальных присутствующих. Для действия веера имеет значение еще одно обстоятельство, о котором мы сейчас расскажем.
Отчего при ветре холоднее ?
Все знают, что в тихую погоду мороз переносится гораздо легче, чем при ветре. Но не все представляют себе причину этого явления. Большой холод при ветре ощущается лишь живыми существами; термометр вовсе не опускается ниже, когда его обдувает ветер. Ощущение резкого холода в ветреную морозную погоду объясняется прежде всего тем, что от лица (и вообще от тела) отнимается при этом гораздо больше тепла, нежели в тихую погоду, когда воздух, нагретый телом, не так быстро сменяется новой порцией холодного воздуха. Чем ветер сильнее, тем большая масса воздуха успевает в течение минуты прийти в соприкосновение с кожей, и, следовательно, тем больше тепла отнимается ежеминутно от нашего тела. Этого одного уже достаточно, чтобы вызвать ощущение холода.
Но есть и еще причина. Кожа наша всегда испаряет влагу, даже в холодном воздухе. Для испарения требуется теплота; она отнимается от нашего тела и от того слоя воздуха, который к телу прилегает. Если воздух неподвижен, испарение совершается медленно, т. к. прилегающий к коже слой воздуха скоро насыщается парами. Но если воздух движется и к коже притекают все новые и новые его порции, то испарение все время поддерживается очень обильное, а это требует большого расхода теплоты, которая отбирается от нашего тела.
Как же велико охлаждающее действие ветра? Оно зависит от его скорости и от температуры воздуха; в общем оно гораздо значительнее, чем обычно думают. Приведу пример, дающий представление о том, какого бывает это понижение. Пусть температура воздуха +4, а ветре нет никакого. Кожа нашего тела при таких условиях имеет температуру +31. Если же дует легкий ветерок, едва движущий флаги и не шевелящий листвы(скорость 2 м/сек ), то кожа охлаждается на 7 градусов; при ветре, заставляющем флаг полоскаться(скорость 6м/сек ), кожа охлаждается на 22 градуса: температура ее падает до 9 градусов! Эти данные взяты из книги Н. Н. Калитина „Основы физики атмосферы в применении к медицине“; любознательный читатель найдет в ней много интересных подробностей.
Итак, о том, как будет ощущаться нами мороз, мы не можем судить по одной лишь температуре, а должны принимать во внимание также и скорость ветра. Один и тот же мороз переносится в Ленинграде в среднем хуже, чем в Москве, потому что средняя скорость ветра на берегах Балтийского моря равна 5-6 м/сек, а в Москве—только 4,5 м/сек. Еще легче переносятся морозы в Забайкалье, где средняя скорость ветра всего 1,3 м/сек. Знаменитые восточносибирские морозы ощущаются далеко не так жестоко, как думаем мы; Восточная Сибирь отличается почти полным безветрием, особенно в зимнее время.
Какую жару способны мы переносить ?
Человек гораздо выносливее по отношению к жаре, чем обыкновенно думают: он способен переносить в южных странах температуру заметно выше той, какую мы в умеренном поясе считаем едва переносимой. Летом в Средней Австралии нередко наблюдается температура +46 градусов в тени; там отмечались температуры даже +55 градусов в тени (по Цельсию). При переходе через Красное море и Персидский залив температура в корабельных помещениях достигает +50 градусов и выше, несмотря на непрерывную вентиляцию.
Наиболее высокие температуры, наблюдавшиеся в природе на земном шаре, не превышали +57. Температура эта установлена в так называемой „Долине Смерти“ в Калифорнии. Зной в Средней Азии—не бывает выше +50 градусов.
Отмеченные сейчас температуры измерялись в тени. Почему метеоролога интересует температура именно в тени, а не на солнце? Дело в том, что температуру воздуха измеряет только термометр, выставленный в тени. Градусник, помещенный на солнце, может нагреться его лучами значительно выше, чем окружающий воздух, и показание его нисколько не характеризует теплового состояния воздушной среды. Поэтому и нет смысла, говоря о знойной погоде, ссылаться на показание термометра, выставленного на солнце.
Производились опыты для определения высшей температуры, какую может выдержать человеческий организм. Оказалось, что при весьма постепенном нагревании организм наш в сухом воздухе способен выдержать не только температуру кипения воды ( 100 градусов), но иногда даже еще более высокую, до 160 градусов по Цельсию, как доказали английские физики Благден и Чентри, проводившие ради опыта целые часы в натопленной печи хлебопекарни. „Можно сварить яйца и изжарить бифштекс в воздухе помещения, в котором люди остаются без вреда для себя“,-- замечает по этому поводу Тиндаль.
Чем же объясняется такая выносливость? Тем, что организм наш фактически не принимает этой температуры, а сохраняет температуру, близкую к нормальной. Он борется с нагреванием посредством обильного выделения пота; испарение пота поглощает значительное количество тепла из того слоя воздуха, который непосредственно прилегает к коже, и тем в достаточной мере понижает его температуру. Единственные необходимые условия состоят в том, чтобы тело не соприкасалось непосредственно с источником тепла и чтобы воздух был сух.
Кто бывал в Средней Азии, тот замечал, как сравнительно легко переносится там жара в 37 градусов Цельсия и более. 24-градусная жара в Ленинграде переносится гораздо хуже. Причина, конечно, во влажности воздуха в Ленинграде и сухости его в Средней Азии, где дождь – явление крайне редкое ( в июне влажность доходит до нуля).
Почему пламя не гаснет само собой ?
Если вдуматься хорошенько в процесс горения, то невольно возникает вопрос: отчего пламя не гаснет само собой? Ведь продуктами горения являются углекислый газ и водяной пар—вещества негорючие, неспособные поддерживать горение. Следовательно, пламя с первого же момента горения должно быть окружено негорючими веществами, которые мешают притока воздуха; без воздуха горение продолжаться не может, и пламя должно погаснуть.
Почему же этого не происходит? Почему горение длиться непрерывно, пока есть запас горючего вещества? Только потому, что газы расширяются от нагревания и, следовательно, становятся легче. Лишь благодаря этому нагретые продукты горения не остаются на месте своего образования, в непосредственном соседстве с пламенем, а немедленно же вытесняются вверх чистым воздухом. Если бы закон Архимеда не распространялся на газы(или если бы не было тяжести), всякое пламя, погоревши немного, гасло бы само собой.
Весьма легко убедиться в том, как губительно действуют на пламя продукты его горения. Вы нередко пользуетесь этим, сами того не подозревая, чтобы загасить огонь в лампе. Как задуваете вы керосиновую лампу? Дуете в нее сверху, т. е. гоните вниз, к пламени, негорючие продукты его горения; и оно гаснет, лишенное свободного доступа воздуха.
Горячий лед.
Есть еще более удивительная вещь: горячий лед. Мы привыкли думать, что вода в твердом состоянии не может существовать при температуре выше нуля. Исследования английского физика Бриджмена показали, что это не так: под весьма значительным давлением вода переходит в твердое состояние и остается такой при температуре значительно выше нуля. Вообще Бриджмен показал, что может существовать не один сорт льда, а несколько. Тот лед, который он называет „льдом № 5“, получается под чудовищным давлением в 20 600 атмосфер и остается твердым при температуре +76 градусов по Цельсию. Он обжег бы нам пальцы, если бы мы могли до него дотронуться. Но прикосновение к нему невозможно: лед №5 образуется под давлением мощного пресса в толстостенном сосуде из лучшей стали. Увидеть его или взять в руки нельзя, и о свойствах „горячего льда“ узнают лишь косвенным образом.
Любопытно, что „горячий лед“ плотнее обыкновенного, плотнее даже воды: его удельный вес 1,05. Он должен был бы тонуть в воде, между тем как обыкновенный лед в ней плавает.
Используемая литература:
1. Перельман Я. И. „Занимательная физика“. Изд.»Тезис" Екатеринбург 1994г.
ФИЗИКА
Тепловые явления.
www.ronl.ru
Высота Эйфелевой башни.
Если теперь нас спросят, какова высота Эйфелевойбашни, то прежде чем ответить: «300 метров», вы, вероятно,поинтересуетесь:
--В какую погоду—холодную или теплую?
Ведь высота столь огромного железного сооружения неможет быть одинакова при разной температуре. Мы знаем, что железный стерженьдлиной 300м удлиняется на 3мм при нагревании его на один градус.Приблизительно на столько же должна возрастать и высота Эйфелевой башни приповышении температуры на 1 градус. В теплую солнечную погоду железный материалбашни может нагреться в Париже градусов до +40, между тем как в холодный,дождливый день температура его падает до +10, а зимою до 0, даже до –10. Каквидим, колебания температуры доходят до 40 и более градусов. Значит, высота Эйфелевойбашни может колебаться на 3 40=120мм, или на 12см.
Прямые измеренияобнаружили даже, что Эйфелева башня еще чувствительнее к колебаниямтемпературы, нежели воздух: она нагревается и охлаждается быстрее и раньшереагирует на внезапное появление солнца в облачный день. Изменения высотыЭйфелевой башни обнаружены с помощью проволоки из особой никелевой стали,обладающей способностью почти не изменять своей длины при колебанияхтемпературы. Замечательный сплав этот носит название «инвар»(отлатинского «неизменный).
Итак, в жаркий день вершина Эйфелевой башниподнимается выше, чем в холодный, на кусочек, равный 12см и сделанный изжелеза, которое, впрочем, не стоит ни одного лишнего сантима.
КогдаОктябрьская железная дорога длиннее--летомили зимой?
На вопрос: „Какой длины Октябрьскаяжелезная дорога?“—кто-то ответил:
--Шестьсот сорок километров в среднем; летом метров на тристадлиннее, чем зимой.
Неожиданный ответ этот не так нелеп, какможет показаться. Если длиной железной дороги называть длину сплошногорельсового пути, то он и в самом деле должен быть летом длиннее, чем зимой. Незабудем, что от нагревания рельсы удлиняются—на каждый градус Цельсия более чемна одну 100 000-ю своей длины. В знойные летние дни температура рельса можетдоходить до 30-40 градусов и выше; иногда рельс нагревается солнцем таксильно, что обжигает руку.В зимние морозы рельсы охлаждаются до –25 градусов иниже. Если остановиться на разнице в 55 градусов между летней и зимней температурой,то, умножив общую длину пути 640 км на 0,00001 и на55, получим около 1/3 км. Выходит,что и в самом деле рельсовый путь между Москвой и Ленинградом на третькилометра, т. е. примерно на триста, длиннее, нежели зимой.
Изменяетсяздесь, конечно, не длина дороги, а только сумма длин всех рельсов. Это не однои то же, потому что рельсы железнодорожного пути не примыкают друг к другувплотную: между их стыками оставляются небольшие промежутки—запас длясвободного удлинения рельсов при нагревании. Наше вычисление показывает, чтосумма длин всех рельсов увеличивается за счет общей длины этих пустыхпромежутков; общее удлинение в летние знойные дни достигает 300м посравнению с величиной ее в сильный мороз. Итак, железная частьОктябрьской дороги действительно летом на 300 м длиннее, нежели зимой.
Часы без завода.
Лед, не тающий в кипятке.
Возьмите пробирку, наполните водой, погрузите в неекусочек льда, а чтобы он не всплыл вверх (лед легче воды), придавите егосвинцовой пулей, медным грузиком и т.п.; при этом, однако, вода должна иметьсвободный доступ ко льду. Теперь приблизьте пробирку к спиртовой лампе так,чтобы пламя лизало только верхнюю часть пробирки. Вскоре вода начинает кипеть,выделяя клубы пара. Но странная вещь: лед на дне пробирки не тает! Мы имеемперед собой словно маленькое чудо: лед, не тающий в кипящей воде…
Разгадка кроется в том, что на дне пробирки водавовсе не кипит, а остается холодной; она кипит только вверху. У нас не»лед в кипятке", а «лед под кипятком». Расширяясь от тепла,вода становится легче и не опускается на дно, а остается в верхней частипробирки. Течения теплой воды и перемешивание слоев будут происходить в верхнейчасти пробирки и не захватят нижних более плотных слоев. Нагревание можетпередаваться вниз лишь путем теплопроводности, но теплопроводность водычрезвычайно мала.
Греет ли шуба?
Что сказали бы вы, если бы вас стали уверять, будтошуба нисколько не греет? Вы подумали бы, конечно, что с вами шутят. А если бывам стали доказывать это утверждение на ряде опытов? Проделайте,например, такой опыт. Заметьте, сколько показывает термометр, и закутайте его вшубу. Через несколько часов выньте. Вы убедитесь, что он не нагрелся даже начетверть градуса: сколь показывал раньше, столько показывает и теперь. Вот идоказательство, что шуба не греет. Вы могли бы заподозрить, что шубы дажехолодят. Возьмите два пузыря со льдом, один закутайте в шубу, другой оставьте в комнате незакрытым. Когда лед во втором пузыре растает, разверните шубу: выувидите, что здесь он почти и не начинал таять. Значит, шуба не только несогрела льда, но как будто даже холодила его, замедляя таяние!
Чтоможно возразить? Как опровергнуть эти доводы? Никак. Шубыдействительно не греют, если под словом «греть» разуметь сообщениетеплоты. Лампа греет, печка греет, человеческое тело греет, потому что всеэти предметы являются источником теплоты. Но шуба в этом смысле слова нисколько не греет. Она своего тепла не дает, а только мешает теплоте нашеготела уходить от него .Вот почему теплокровное животное, тело которого самоявляется источником тепла, будет чувствовать себя в шубе теплее, чем без нее.Но термометр не порождает собственного тепла, и его температура не изменится оттого, что мы закутаем его в шубу. Лед, обернутый в шубу, дольше сохраняет своюнизкую температуру, потому что шуба—весьма плохой проводник теплоты—замедляетдоступ к нему тепла извне, от комнатного воздуха.
В таком же смысле, как шуба, снег греет землю;будучи, подобно всем порошкообразным телам, плохим проводником тепла, он мешаеттеплу уходить из покрытой им почвы. В почве, защищенной слоем снега, термометрпоказывает нередко градусов на десять больше, чем в почве, не покрытой снегом.
Итак, на вопрос, греет ли нас шуба, надоответить, что шуба только помогает нам греть самих себя. Вернее было быговорить, что мы греем шубу, а не она нас.
Веер.
Когда женщины обмахиваютсявеерами, им, конечно, становится прохладнее. Казалось бы, что занятие этовполне безвредно для остальных присутствующих в помещении и что собравшиесямогут быть только признательны женщинам за охлаждение воздуха в зале.
Посмотрим,так ли это. Почему при обмахивании веером мы ощущаем прохладу?Воздух, непосредственно прилегающий к нашему лицу, нагревается и эта теплаявоздушная маска, невидимо облегающая наше лицо, «греет» его, т. е.замедляет дальнейшую потерю тепла. Если воздух вокруг нас неподвижен, тонагревшийся близ лица слой воздуха лишь весьма медленно вытесняется вверх болеетяжелым ненагретым воздухом. Когда же мы смахиваем веером с лица теплуювоздушную маску, то лицо соприкасается с все новыми порциями ненагретоговоздуха и непрерывно отдает им свою теплоту; тело наше остывает, и мы ощущаемпрохладу.
Значит,при обмахивании веером женщины непрерывно удаляют от своего лица нагретыйвоздух и заменяют его ненагретым; нагревшись, этот воздух удаляется в своюочередь и заменяется новой порцией ненагретого, и т. д.
Работавеером ускоряет перемешивание воздуха и способствует быстрейшему уравниваниютемпературы воздуха во всем зале, т. е. доставляет облегчение обладательницамвеера за счет более прохладного воздуха, окружающего остальных присутствующих.Для действия веера имеет значение еще одно обстоятельство, о котором мы сейчасрасскажем.
Отчего при ветре холоднее?
Всезнают, что в тихую погоду мороз переносится гораздо легче, чем при ветре. Но невсе представляют себе причину этого явления. Большой холод при ветре ощущается лишьживыми существами; термометр вовсе не опускается ниже, когда его обдуваетветер. Ощущение резкого холода в ветреную морозную погоду объясняется преждевсего тем, что от лица (и вообще от тела) отнимается при этом гораздо большетепла, нежели в тихую погоду, когда воздух, нагретый телом, не так быстросменяется новой порцией холодного воздуха. Чем ветер сильнее, тем большая массавоздуха успевает в течение минуты прийти в соприкосновение с кожей, и,следовательно, тем больше тепла отнимается ежеминутно от нашего тела. Этогоодного уже достаточно, чтобы вызвать ощущение холода.
Но есть и еще причина. Кожа наша всегда испаряетвлагу, даже в холодном воздухе. Для испарения требуется теплота; она отнимаетсяот нашего тела и от того слоя воздуха, который к телу прилегает. Если воздухнеподвижен, испарение совершается медленно, т. к. прилегающий к коже слойвоздуха скоро насыщается парами. Но если воздух движется и к коже притекают всеновые и новые его порции, то испарение все время поддерживается очень обильное,а это требует большого расхода теплоты, которая отбирается от нашего тела.
Какже велико охлаждающее действие ветра? Оно зависит от его скорости иот температуры воздуха; в общем оно гораздо значительнее, чем обычно думают.Приведу пример, дающий представление о том, какого бывает это понижение. Пустьтемпература воздуха +4, а ветре нет никакого. Кожа нашего тела при такихусловиях имеет температуру +31. Если же дует легкий ветерок, едва движущийфлаги и не шевелящий листвы(скорость 2 м/сек), то кожа охлаждается на 7градусов; при ветре, заставляющем флаг полоскаться(скорость 6м/сек),кожа охлаждается на 22 градуса: температура ее падает до 9 градусов! Эти данныевзяты из книги Н. Н. Калитина «Основы физики атмосферы в применении кмедицине»; любознательный читатель найдет в ней много интересныхподробностей.
Итак,о том, как будет ощущаться нами мороз, мы не можем судить по одной лишьтемпературе, а должны принимать во внимание также и скорость ветра. Один и тотже мороз переносится в Ленинграде в среднем хуже, чем в Москве, потому чтосредняя скорость ветра на берегах Балтийского моря равна 5-6 м/сек, а вМоскве—только 4,5 м/сек. Еще легче переносятся морозы в Забайкалье, гдесредняя скорость ветра всего 1,3 м/сек. Знаменитые восточносибирскиеморозы ощущаются далеко не так жестоко, как думаем мы; Восточная Сибирьотличается почти полным безветрием, особенно в зимнее время.
Какую жару способны мы переносить?
Человек гораздовыносливее по отношению к жаре, чем обыкновенно думают: он способен переноситьв южных странах температуру заметно выше той, какую мы в умеренном поясесчитаем едва переносимой. Летом в Средней Австралии нередко наблюдаетсятемпература +46 градусов в тени; там отмечались температуры даже +55 градусов в тени (по Цельсию). При переходе через Красное море и Персидский заливтемпература в корабельных помещениях достигает +50 градусов и выше, несмотря нанепрерывную вентиляцию.
Наиболее высокие температуры, наблюдавшиеся в природена земном шаре, не превышали +57. Температура эта установлена в так называемой«Долине Смерти» в Калифорнии. Зной в Средней Азии—не бывает выше +50градусов.
Отмеченные сейчас температуры измерялись в тени.Почему метеоролога интересует температура именно в тени, а не на солнце?Дело в том, что температуру воздуха измеряет только термометр, выставленныйв тени. Градусник, помещенный на солнце, может нагреться его лучами значительновыше, чем окружающий воздух, и показание его нисколько не характеризуеттеплового состояния воздушной среды. Поэтому и нет смысла, говоря о знойнойпогоде, ссылаться на показание термометра, выставленного на солнце.
Производились опыты для определения высшейтемпературы, какую может выдержать человеческий организм. Оказалось, что привесьма постепенном нагревании организм наш в сухом воздухе способенвыдержать не только температуру кипения воды ( 100 градусов), но иногда дажееще более высокую, до 160 градусов по Цельсию, как доказали английские физикиБлагден и Чентри, проводившие ради опыта целые часы в натопленной печихлебопекарни. «Можно сварить яйца и изжарить бифштекс в воздухе помещения,в котором люди остаются без вреда для себя»,-- замечает по этому поводу Тиндаль.
Чем же объясняется такая выносливость? Тем, чтоорганизм наш фактически не принимает этой температуры, а сохраняет температуру,близкую к нормальной. Он борется с нагреванием посредством обильного выделенияпота; испарение пота поглощает значительное количество тепла из того слоявоздуха, который непосредственно прилегает к коже, и тем в достаточной мерепонижает его температуру. Единственные необходимые условия состоят в том, чтобытело не соприкасалось непосредственно с источником тепла и чтобы воздух былсух.
Кто бывал в Средней Азии, тот замечал, каксравнительно легко переносится там жара в 37 градусов Цельсия и более.24-градусная жара в Ленинграде переносится гораздо хуже. Причина, конечно, вовлажности воздуха в Ленинграде и сухости его в Средней Азии, где дождь –явление крайне редкое ( в июне влажность доходит до нуля).
Почему пламя не гаснет само собой?
Если вдуматься хорошенько в процесс горения, то невольно возникает вопрос: отчего пламя не гаснет само собой? Ведь продуктами горения являются углекислый газ иводяной пар—вещества негорючие, неспособные поддерживать горение.Следовательно, пламя с первого же момента горения должно быть окруженонегорючими веществами, которые мешают притока воздуха; без воздуха горениепродолжаться не может, и пламя должно погаснуть.
Почему же этого не происходит? Почему горениедлиться непрерывно, пока естьзапас горючего вещества? Только потому,что газы расширяются от нагревания и, следовательно, становятся легче.Лишь благодаря этому нагретые продукты горения не остаются на месте своегообразования, в непосредственном соседстве с пламенем, а немедленно жевытесняются вверх чистым воздухом. Если бы закон Архимеда не распространялсяна газы(или если бы не было тяжести), всякое пламя, погоревши немного, гасло бысамо собой.
Весьма легко убедиться в том, как губительно действуютна пламя продукты его горения. Вы нередко пользуетесь этим, сами того неподозревая, чтобы загасить огонь в лампе. Как задуваете вы керосиновую лампу?Дуете в нее сверху, т. е. гоните вниз, к пламени, негорючие продукты егогорения; и оно гаснет, лишенное свободного доступа воздуха.
Горячий лед.
Есть еще более удивительная вещь: горячий лед. Мыпривыкли думать, что вода в твердом состоянии не может существовать притемпературе выше нуля. Исследования английского физика Бриджмена показали, чтоэто не так: под весьма значительным давлением вода переходит в твердоесостояние и остается такой при температуре значительно выше нуля. ВообщеБриджмен показал, что может существовать не один сорт льда, а несколько. Тотлед, который он называет «льдом № 5», получается под чудовищнымдавлением в 20 600 атмосфер и остается твердым при температуре +76 градусов поЦельсию. Он обжег бы нам пальцы, если бы мы могли до него дотронуться. Ноприкосновение к нему невозможно: лед №5 образуется под давлением мощного прессав толстостенном сосуде из лучшей стали. Увидеть его или взять в руки нельзя, ио свойствах «горячего льда» узнают лишь косвенным образом.
Любопытно, что «горячий лед» плотнееобыкновенного, плотнее даже воды: его удельный вес 1,05. Он должен был бытонуть в воде, между тем как обыкновенный лед в ней плавает.
Используемаялитература:
1.Перельман Я. И. «Занимательная физика». Изд.«Тезис»Екатеринбург 1994г.
ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ
ФИЗИКА
РЕФЕРАТ
Тепловые явления.
ОбадьяновВиталий, 8 Б класс, школа № 125г. Екатеринбург,2002 г.
www.ronl.ru
Высота Эйфелевой башни.
Если теперь нас спросят, какова высота Эйфелевой башни, то прежде чем ответить: "300 метров", вы, вероятно, поинтересуетесь:
--В какую погоду—холодную или теплую?
Ведь высота столь огромного железного сооружения не может быть одинакова при разной температуре. Мы знаем, что железный стержень длиной 300м удлиняется на 3мм при нагревании его на один градус. Приблизительно на столько же должна возрастать и высота Эйфелевой башни при повышении температуры на 1 градус. В теплую солнечную погоду железный материал башни может нагреться в Париже градусов до +40, между тем как в холодный, дождливый день температура его падает до +10, а зимою до 0, даже до –10. Как видим, колебания температуры доходят до 40 и более градусов. Значит, высота Эйфелевой башни может колебаться на 3 40=120мм, или на 12см.
Прямые измерения обнаружили даже, что Эйфелева башня еще чувствительнее к колебаниям температуры, нежели воздух: она нагревается и охлаждается быстрее и раньше реагирует на внезапное появление солнца в облачный день. Изменения высоты Эйфелевой башни обнаружены с помощью проволоки из особой никелевой стали, обладающей способностью почти не изменять своей длины при колебаниях температуры. Замечательный сплав этот носит название "инвар"(от латинского "неизменный).
Итак, в жаркий день вершина Эйфелевой башни поднимается выше, чем в холодный, на кусочек, равный 12см и сделанный из железа, которое, впрочем, не стоит ни одного лишнего сантима.
Когда Октябрьская железная дорога длиннее--летом или зимой?
На вопрос: "Какой длины Октябрьская железная дорога?"—кто-то ответил:
--Шестьсот сорок километров в среднем ; летом метров на триста длиннее,чем зимой.
Неожиданный ответ этот не так нелеп, как может показаться. Если длиной железной дороги называть длину сплошного рельсового пути, то он и в самом деле должен быть летом длиннее,чем зимой. Не забудем, что от нагревания рельсы удлиняются—на каждый градус Цельсия более чем на одну 100 000-ю своей длины. В знойные летние дни температура рельса может доходить до 30-40 градусов и выше; иногда рельс нагревается солнцем так сильно,что обжигает руку.В зимние морозы рельсы охлаждаются до –25 градусов и ниже. Если остановиться на разнице в 55 градусов между летней и зимней температурой, то, умножив общую длину пути 640 км на 0,00001 и на 55,получим около 1/3 км. Выходит, что и в самом деле рельсовый путь между Москвой и Ленинградом на треть километра ,т. е. примерно на триста, длиннее, нежели зимой.
Изменяется здесь, конечно, не длина дороги, а только сумма длин всех рельсов. Это не одно и то же, потому что рельсы железнодорожного пути не примыкают друг к другу вплотную: между их стыками оставляются небольшие промежутки—запас для свободного удлинения рельсов при нагревании. Наше вычисление показывает, что сумма длин всех рельсов увеличивается за счет общей длины этих пустых промежутков ;общее удлинение в летние знойные дни достигает 300м по сравнению с величиной ее в сильный мороз. Итак, железная часть Октябрьской дороги действительно летом на 300 м длиннее, нежели зимой.
Часы без завода.
Лед, не тающий в кипятке.
Возьмите пробирку, наполните водой, погрузите в нее кусочек льда, а чтобы он не всплыл вверх (лед легче воды), придавите его свинцовой пулей, медным грузиком и т.п.; при этом, однако, вода должна иметь свободный доступ ко льду. Теперь приблизьте пробирку к спиртовой лампе так, чтобы пламя лизало только верхнюю часть пробирки. Вскоре вода начинает кипеть, выделяя клубы пара. Но странная вещь: лед на дне пробирки не тает! Мы имеем перед собой словно маленькое чудо: лед, не тающий в кипящей воде…
Разгадка кроется в том, что на дне пробирки вода вовсе не кипит, а остается холодной; она кипит только вверху. У нас не "лед в кипятке", а "лед под кипятком". Расширяясь от тепла, вода становится легче и не опускается на дно, а остается в верхней части пробирки. Течения теплой воды и перемешивание слоев будут происходить в верхней части пробирки и не захватят нижних более плотных слоев. Нагревание может передаваться вниз лишь путем теплопроводности, но теплопроводность воды чрезвычайно мала.
Греет ли шуба?
Что сказали бы вы, если бы вас стали уверять, будто шуба нисколько не греет? Вы подумали бы, конечно, что с вами шутят. А если бы вам стали доказывать это утверждение на ряде опытов? Проделайте, например, такой опыт. Заметьте, сколько показывает термометр, и закутайте его в шубу. Через несколько часов выньте. Вы убедитесь, что он не нагрелся даже на четверть градуса: сколь показывал раньше, столько показывает и теперь. Вот и доказательство, что шуба не греет. Вы могли бы заподозрить, что шубы даже холодят. Возьмите два пузыря со льдом, один закутайте в шубу, другой оставьте в комнате незакрытым. Когда лед во втором пузыре растает, разверните шубу: вы увидите, что здесь он почти и не начинал таять. Значит, шуба не только не согрела льда, но как будто даже холодила его, замедляя таяние!
Что можно возразить? Как опровергнуть эти доводы? Никак. Шубы действительно не греют, если под словом "греть" разуметь сообщение теплоты. Лампа греет, печка греет, человеческое тело греет, потому что все эти предметы являются источником теплоты. Но шуба в этом смысле слова нисколько не греет. Она своего тепла не дает, а только мешает теплоте нашего тела уходить от него .Вот почему теплокровное животное, тело которого само является источником тепла, будет чувствовать себя в шубе теплее, чем без нее. Но термометр не порождает собственного тепла, и его температура не изменится от того, что мы закутаем его в шубу. Лед, обернутый в шубу, дольше сохраняет свою низкую температуру, потому что шуба—весьма плохой проводник теплоты—замедляет доступ к нему тепла извне, от комнатного воздуха.
В таком же смысле, как шуба, снег греет землю; будучи, подобно всем порошкообразным телам, плохим проводником тепла, он мешает теплу уходить из покрытой им почвы. В почве, защищенной слоем снега, термометр показывает нередко градусов на десять больше, чем в почве, не покрытой снегом.
Итак, на вопрос, греет ли нас шуба, надо ответить, что шуба только помогает нам греть самих себя. Вернее было бы говорить, что мы греем шубу, а не она нас.
Веер.
Когда женщины обмахиваются веерами, им, конечно, становится прохладнее. Казалось бы, что занятие это вполне безвредно для остальных присутствующих в помещении и что собравшиеся могут быть только признательны женщинам за охлаждение воздуха в зале.
Посмотрим, так ли это. Почему при обмахивании веером мы ощущаем прохладу? Воздух, непосредственно прилегающий к нашему лицу, нагревается и эта теплая воздушная маска, невидимо облегающая наше лицо, "греет" его , т. е. замедляет дальнейшую потерю тепла. Если воздух вокруг нас неподвижен, то нагревшийся близ лица слой воздуха лишь весьма медленно вытесняется вверх более тяжелым ненагретым воздухом. Когда же мы смахиваем веером с лица теплую воздушную маску, то лицо соприкасается с все новыми порциями ненагретого воздуха и непрерывно отдает им свою теплоту; тело наше остывает, и мы ощущаем прохладу.
Значит, при обмахивании веером женщины непрерывно удаляют от своего лица нагретый воздух и заменяют его ненагретым; нагревшись, этот воздух удаляется в свою очередь и заменяется новой порцией ненагретого , и т. д.
Работа веером ускоряет перемешивание воздуха и способствует быстрейшему уравниванию температуры воздуха во всем зале, т. е. доставляет облегчение обладательницам веера за счет более прохладного воздуха, окружающего остальных присутствующих. Для действия веера имеет значение еще одно обстоятельство, о котором мы сейчас расскажем.
Отчего при ветре холоднее?
Все знают, что в тихую погоду мороз переносится гораздо легче, чем при ветре. Но не все представляют себе причину этого явления. Большой холод при ветре ощущается лишь живыми существами; термометр вовсе не опускается ниже, когда его обдувает ветер. Ощущение резкого холода в ветреную морозную погоду объясняется прежде всего тем, что от лица (и вообще от тела) отнимается при этом гораздо больше тепла, нежели в тихую погоду, когда воздух, нагретый телом, не так быстро сменяется новой порцией холодного воздуха. Чем ветер сильнее, тем большая масса воздуха успевает в течение минуты прийти в соприкосновение с кожей, и, следовательно, тем больше тепла отнимается ежеминутно от нашего тела. Этого одного уже достаточно, чтобы вызвать ощущение холода.
Но есть и еще причина. Кожа наша всегда испаряет влагу, даже в холодном воздухе. Для испарения требуется теплота; она отнимается от нашего тела и от того слоя воздуха, который к телу прилегает. Если воздух неподвижен, испарение совершается медленно, т. к. прилегающий к коже слой воздуха скоро насыщается парами. Но если воздух движется и к коже притекают все новые и новые его порции, то испарение все время поддерживается очень обильное, а это требует большого расхода теплоты, которая отбирается от нашего тела.
Как же велико охлаждающее действие ветра? Оно зависит от его скорости и от температуры воздуха; в общем оно гораздо значительнее, чем обычно думают. Приведу пример, дающий представление о том, какого бывает это понижение. Пусть температура воздуха +4, а ветре нет никакого. Кожа нашего тела при таких условиях имеет температуру +31. Если же дует легкий ветерок, едва движущий флаги и не шевелящий листвы(скорость 2 м/сек), то кожа охлаждается на 7 градусов; при ветре, заставляющем флаг полоскаться(скорость 6 м/сек), кожа охлаждается на 22 градуса: температура ее падает до 9 градусов! Эти данные взяты из книги Н. Н. Калитина "Основы физики атмосферы в применении к медицине"; любознательный читатель найдет в ней много интересных подробностей.
Итак, о том, как будет ощущаться нами мороз, мы не можем судить по одной лишь температуре, а должны принимать во внимание также и скорость ветра. Один и тот же мороз переносится в Ленинграде в среднем хуже, чем в Москве, потому что средняя скорость ветра на берегах Балтийского моря равна 5-6 м/сек, а в Москве—только 4,5 м/сек. Еще легче переносятся морозы в Забайкалье, где средняя скорость ветра всего 1,3 м/сек. Знаменитые восточносибирские морозы ощущаются далеко не так жестоко, как думаем мы; Восточная Сибирь отличается почти полным безветрием, особенно в зимнее время.
Какую жару способны мы переносить?
Человек гораздо выносливее по отношению к жаре, чем обыкновенно думают: он способен переносить в южных странах температуру заметно выше той, какую мы в умеренном поясе считаем едва переносимой. Летом в Средней Австралии нередко наблюдается температура +46 градусов в тени; там отмечались температуры даже +55 градусов в тени (по Цельсию). При переходе через Красное море и Персидский залив температура в корабельных помещениях достигает +50 градусов и выше, несмотря на непрерывную вентиляцию.
Наиболее высокие температуры, наблюдавшиеся в природе на земном шаре, не превышали +57. Температура эта установлена в так называемой "Долине Смерти" в Калифорнии. Зной в Средней Азии—не бывает выше +50 градусов.
Отмеченные сейчас температуры измерялись в тени. Почему метеоролога интересует температура именно в тени, а не на солнце? Дело в том, что температуру воздуха измеряет только термометр, выставленный в тени. Градусник, помещенный на солнце, может нагреться его лучами значительно выше, чем окружающий воздух, и показание его нисколько не характеризует теплового состояния воздушной среды. Поэтому и нет смысла, говоря о знойной погоде, ссылаться на показание термометра, выставленного на солнце.
Производились опыты для определения высшей температуры, какую может выдержать человеческий организм. Оказалось, что при весьма постепенном нагревании организм наш в сухом воздухе способен выдержать не только температуру кипения воды ( 100 градусов), но иногда даже еще более высокую, до 160 градусов по Цельсию, как доказали английские физики Благден и Чентри, проводившие ради опыта целые часы в натопленной печи хлебопекарни. "Можно сварить яйца и изжарить бифштекс в воздухе помещения, в котором люди остаются без вреда для себя",-- замечает по этому поводу Тиндаль.
Чем же объясняется такая выносливость? Тем, что организм наш фактически не принимает этой температуры, а сохраняет температуру, близкую к нормальной. Он борется с нагреванием посредством обильного выделения пота; испарение пота поглощает значительное количество тепла из того слоя воздуха, который непосредственно прилегает к коже, и тем в достаточной мере понижает его температуру. Единственные необходимые условия состоят в том, чтобы тело не соприкасалось непосредственно с источником тепла и чтобы воздух был сух.
Кто бывал в Средней Азии, тот замечал, как сравнительно легко переносится там жара в 37 градусов Цельсия и более. 24-градусная жара в Ленинграде переносится гораздо хуже. Причина, конечно, во влажности воздуха в Ленинграде и сухости его в Средней Азии, где дождь – явление крайне редкое ( в июне влажность доходит до нуля).
Почему пламя не гаснет само собой?
Если вдуматься хорошенько в процесс горения, то невольно возникает вопрос: отчего пламя не гаснет само собой? Ведь продуктами горения являются углекислый газ и водяной пар—вещества негорючие , неспособные поддерживать горение. Следовательно, пламя с первого же момента горения должно быть окружено негорючими веществами, которые мешают притока воздуха; без воздуха горение продолжаться не может, и пламя должно погаснуть.
Почему же этого не происходит? Почему горение длиться непрерывно, пока есть запас горючего вещества? Только потому, что газы расширяются от нагревания и, следовательно, становятся легче. Лишь благодаря этому нагретые продукты горения не остаются на месте своего образования, в непосредственном соседстве с пламенем, а немедленно же вытесняются вверх чистым воздухом. Если бы закон Архимеда не распространялся на газы(или если бы не было тяжести), всякое пламя, погоревши немного, гасло бы само собой.
Весьма легко убедиться в том, как губительно действуют на пламя продукты его горения. Вы нередко пользуетесь этим, сами того не подозревая, чтобы загасить огонь в лампе. Как задуваете вы керосиновую лампу? Дуете в нее сверху, т. е. гоните вниз, к пламени, негорючие продукты его горения; и оно гаснет, лишенное свободного доступа воздуха.
Горячий лед.
Есть еще более удивительная вещь: горячий лед. Мы привыкли думать, что вода в твердом состоянии не может существовать при температуре выше нуля. Исследования английского физика Бриджмена показали, что это не так: под весьма значительным давлением вода переходит в твердое состояние и остается такой при температуре значительно выше нуля. Вообще Бриджмен показал, что может существовать не один сорт льда, а несколько. Тот лед, который он называет "льдом № 5", получается под чудовищным давлением в 20 600 атмосфер и остается твердым при температуре +76 градусов по Цельсию. Он обжег бы нам пальцы, если бы мы могли до него дотронуться. Но прикосновение к нему невозможно: лед №5 образуется под давлением мощного пресса в толстостенном сосуде из лучшей стали. Увидеть его или взять в руки нельзя, и о свойствах "горячего льда" узнают лишь косвенным образом.
Любопытно, что "горячий лед" плотнее обыкновенного, плотнее даже воды: его удельный вес 1,05. Он должен был бы тонуть в воде, между тем как обыкновенный лед в ней плавает.
Используемая литература:
1. Перельман Я. И. "Занимательная физика". Изд."Тезис" Екатеринбург 1994г.
ФИЗИКА
Тепловые явления.
www.referatmix.ru
Высота Эйфелевой башни.
Если теперь нас спросят, какова высота Эйфелевой башни, то прежде чем ответить: «300 метров», вы, вероятно, поинтересуетесь:
--В какую погоду—холодную или теплую?
Ведь высота столь огромного железного сооружения не может быть одинакова при разной температуре. Мы знаем, что железный стержень длиной 300м удлиняется на 3мм при нагревании его на один градус. Приблизительно на столько же должна возрастать и высота Эйфелевой башни при повышении температуры на 1 градус. В теплую солнечную погоду железный материал башни может нагреться в Париже градусов до +40, между тем как в холодный, дождливый день температура его падает до +10, а зимою до 0, даже до –10. Как видим, колебания температуры доходят до 40 и более градусов. Значит, высота Эйфелевой башни может колебаться на 3 40=120мм, или на 12см .
Прямые измерения обнаружили даже, что Эйфелева башня еще чувствительнее к колебаниям температуры, нежели воздух: она нагревается и охлаждается быстрее и раньше реагирует на внезапное появление солнца в облачный день. Изменения высоты Эйфелевой башни обнаружены с помощью проволоки из особой никелевой стали, обладающей способностью почти не изменять своей длины при колебаниях температуры. Замечательный сплав этот носит название «инвар»(от латинского «неизменный).
Итак, в жаркий день вершина Эйфелевой башни поднимается выше, чем в холодный, на кусочек, равный 12см и сделанный из железа, которое, впрочем, не стоит ни одного лишнего сантима.
Когда Октябрьская железная дорога длиннее--летом или зи мой?
На вопрос: „Какой длины Октябрьская железная дорога?“—кто-то ответил:
--Шестьсот сорок километров в среднем; летом метров на триста длиннее, чем зимой.
Неожиданный ответ этот не так нелеп, как может показаться. Если длиной железной дороги называть длину сплошного рельсового пути, то он и в самом деле должен быть летом длиннее, чем зимой. Не забудем, что от нагревания рельсы удлиняются—на каждый градус Цельсия более чем на одну 100 000-ю своей длины. В знойные летние дни температура рельса может доходить до 30-40 градусов и выше; иногда рельс нагревается солнцем так сильно, что обжигает руку.В зимние морозы рельсы охлаждаются до –25 градусов и ниже. Если остановиться на разнице в 55 градусов между летней и зимней температурой, то, умножив общую длину пути 640 км на 0,00001 и на 55, получим около 1/3 км. Выходит, что и в самом деле рельсовый путь между Москвой и Ленинградом на треть километра, т. е. примерно на триста, длиннее, нежели зимой.
Изменяется здесь, конечно, не длина дороги, а только сумма длин всех рельсов. Это не одно и то же, потому что рельсы железнодорожного пути не примыкают друг к другу вплотную: между их стыками оставляются небольшие промежутки—запас для свободного удлинения рельсов при нагревании. Наше вычисление показывает, что сумма длин всех рельсов увеличивается за счет общей длины этих пустых промежутков; общее удлинение в летние знойные дни достигает 300м по сравнению с величиной ее в сильный мороз. Итак, железная часть Октябрьской дороги действительно летом на 300 м длиннее, нежели зимой.
Часы без завода.
Лед, не тающий в кипятке .
Возьмите пробирку, наполните водой, погрузите в нее кусочек льда, а чтобы он не всплыл вверх (лед легче воды), придавите его свинцовой пулей, медным грузиком и т.п.; при этом, однако, вода должна иметь свободный доступ ко льду. Теперь приблизьте пробирку к спиртовой лампе так, чтобы пламя лизало только верхнюю часть пробирки. Вскоре вода начинает кипеть, выделяя клубы пара. Но странная вещь: лед на дне пробирки не тает! Мы имеем перед собой словно маленькое чудо: лед, не тающий в кипящей воде…
Разгадка кроется в том, что на дне пробирки вода вовсе не кипит, а остается холодной; она кипит только вверху. У нас не „лед в кипятке“, а „лед под кипятком“. Расширяясь от тепла, вода становится легче и не опускается на дно, а остается в верхней части пробирки. Течения теплой воды и перемешивание слоев будут происходить в верхней части пробирки и не захватят нижних более плотных слоев. Нагревание может передаваться вниз лишь путем теплопроводности, но теплопроводность воды чрезвычайно мала.
Греет ли шуба ?
Что сказали бы вы, если бы вас стали уверять, будто шуба нисколько не греет? Вы подумали бы, конечно, что с вами шутят. А если бы вам стали доказывать это утверждение на ряде опытов? Проделайте, например, такой опыт. Заметьте, сколько показывает термометр, и закутайте его в шубу. Через несколько часов выньте. Вы убедитесь, что он не нагрелся даже на четверть градуса: сколь показывал раньше, столько показывает и теперь. Вот и доказательство, что шуба не греет. Вы могли бы заподозрить, что шубы даже холодят. Возьмите два пузыря со льдом, один закутайте в шубу, другой оставьте в комнате незакрытым. Когда лед во втором пузыре растает, разверните шубу: вы увидите, что здесь он почти и не начинал таять. Значит, шуба не только не согрела льда, но как будто даже холодила его, замедляя таяние!
Что можно возразить? Как опровергнуть эти доводы? Никак. Шубы действительно не греют, если под словом „греть“ разуметь сообщение теплоты. Лампа греет, печка греет, человеческое тело греет, потому что все эти предметы являются источником теплоты. Но шуба в этом смысле слова нисколько не греет. Она своего тепла не дает, а только мешает теплоте нашего тела уходить от него . Вот почему теплокровное животное, тело которого само является источником тепла, будет чувствовать себя в шубе теплее, чем без нее. Но термометр не порождает собственного тепла, и его температура не изменится от того, что мы закутаем его в шубу. Лед, обернутый в шубу, дольше сохраняет свою низкую температуру, потому что шуба—весьма плохой проводник теплоты—замедляет доступ к нему тепла извне, от комнатного воздуха.
В таком же смысле, как шуба, снег греет землю; будучи, подобно всем порошкообразным телам, плохим проводником тепла, он мешает теплу уходить из покрытой им почвы. В почве, защищенной слоем снега, термометр показывает нередко градусов на десять больше, чем в почве, не покрытой снегом.
Итак, на вопрос, греет ли нас шуба, надо ответить, что шуба только помогает нам греть самих себя. Вернее было бы говорить, что мы греем шубу, а не она нас.
Веер.
Когда женщины обмахиваются веерами, им, конечно, становится прохладнее. Казалось бы, что занятие это вполне безвредно для остальных присутствующих в помещении и что собравшиеся могут быть только признательны женщинам за охлаждение воздуха в зале.
Посмотрим, так ли это. Почему при обмахивании веером мы ощущаем прохладу? Воздух, непосредственно прилегающий к нашему лицу, нагревается и эта теплая воздушная маска, невидимо облегающая наше лицо, „греет“ его, т. е. замедляет дальнейшую потерю тепла. Если воздух вокруг нас неподвижен, то нагревшийся близ лица слой воздуха лишь весьма медленно вытесняется вверх более тяжелым ненагретым воздухом. Когда же мы смахиваем веером с лица теплую воздушную маску, то лицо соприкасается с все новыми порциями ненагретого воздуха и непрерывно отдает им свою теплоту; тело наше остывает, и мы ощущаем прохладу.
Значит, при обмахивании веером женщины непрерывно удаляют от своего лица нагретый воздух и заменяют его ненагретым; нагревшись, этот воздух удаляется в свою очередь и заменяется новой порцией ненагретого, и т. д.
Работа веером ускоряет перемешивание воздуха и способствует быстрейшему уравниванию температуры воздуха во всем зале, т. е. доставляет облегчение обладательницам веера за счет более прохладного воздуха, окружающего остальных присутствующих. Для действия веера имеет значение еще одно обстоятельство, о котором мы сейчас расскажем.
Отчего при ветре холоднее ?
Все знают, что в тихую погоду мороз переносится гораздо легче, чем при ветре. Но не все представляют себе причину этого явления. Большой холод при ветре ощущается лишь живыми существами; термометр вовсе не опускается ниже, когда его обдувает ветер. Ощущение резкого холода в ветреную морозную погоду объясняется прежде всего тем, что от лица (и вообще от тела) отнимается при этом гораздо больше тепла, нежели в тихую погоду, когда воздух, нагретый телом, не так быстро сменяется новой порцией холодного воздуха. Чем ветер сильнее, тем большая масса воздуха успевает в течение минуты прийти в соприкосновение с кожей, и, следовательно, тем больше тепла отнимается ежеминутно от нашего тела. Этого одного уже достаточно, чтобы вызвать ощущение холода.
Но есть и еще причина. Кожа наша всегда испаряет влагу, даже в холодном воздухе. Для испарения требуется теплота; она отнимается от нашего тела и от того слоя воздуха, который к телу прилегает. Если воздух неподвижен, испарение совершается медленно, т. к. прилегающий к коже слой воздуха скоро насыщается парами. Но если воздух движется и к коже притекают все новые и новые его порции, то испарение все время поддерживается очень обильное, а это требует большого расхода теплоты, которая отбирается от нашего тела.
Как же велико охлаждающее действие ветра? Оно зависит от его скорости и от температуры воздуха; в общем оно гораздо значительнее, чем обычно думают. Приведу пример, дающий представление о том, какого бывает это понижение. Пусть температура воздуха +4, а ветре нет никакого. Кожа нашего тела при таких условиях имеет температуру +31. Если же дует легкий ветерок, едва движущий флаги и не шевелящий листвы(скорость 2 м/сек ), то кожа охлаждается на 7 градусов; при ветре, заставляющем флаг полоскаться(скорость 6м/сек ), кожа охлаждается на 22 градуса: температура ее падает до 9 градусов! Эти данные взяты из книги Н. Н. Калитина „Основы физики атмосферы в применении к медицине“; любознательный читатель найдет в ней много интересных подробностей.
Итак, о том, как будет ощущаться нами мороз, мы не можем судить по одной лишь температуре, а должны принимать во внимание также и скорость ветра. Один и тот же мороз переносится в Ленинграде в среднем хуже, чем в Москве, потому что средняя скорость ветра на берегах Балтийского моря равна 5-6 м/сек, а в Москве—только 4,5 м/сек. Еще легче переносятся морозы в Забайкалье, где средняя скорость ветра всего 1,3 м/сек. Знаменитые восточносибирские морозы ощущаются далеко не так жестоко, как думаем мы; Восточная Сибирь отличается почти полным безветрием, особенно в зимнее время.
Какую жару способны мы переносить ?
Человек гораздо выносливее по отношению к жаре, чем обыкновенно думают: он способен переносить в южных странах температуру заметно выше той, какую мы в умеренном поясе считаем едва переносимой. Летом в Средней Австралии нередко наблюдается температура +46 градусов в тени; там отмечались температуры даже +55 градусов в тени (по Цельсию). При переходе через Красное море и Персидский залив температура в корабельных помещениях достигает +50 градусов и выше, несмотря на непрерывную вентиляцию.
Наиболее высокие температуры, наблюдавшиеся в природе на земном шаре, не превышали +57. Температура эта установлена в так называемой „Долине Смерти“ в Калифорнии. Зной в Средней Азии—не бывает выше +50 градусов.
Отмеченные сейчас температуры измерялись в тени. Почему метеоролога интересует температура именно в тени, а не на солнце? Дело в том, что температуру воздуха измеряет только термометр, выставленный в тени. Градусник, помещенный на солнце, может нагреться его лучами значительно выше, чем окружающий воздух, и показание его нисколько не характеризует теплового состояния воздушной среды. Поэтому и нет смысла, говоря о знойной погоде, ссылаться на показание термометра, выставленного на солнце.
Производились опыты для определения высшей температуры, какую может выдержать человеческий организм. Оказалось, что при весьма постепенном нагревании организм наш в сухом воздухе способен выдержать не только температуру кипения воды ( 100 градусов), но иногда даже еще более высокую, до 160 градусов по Цельсию, как доказали английские физики Благден и Чентри, проводившие ради опыта целые часы в натопленной печи хлебопекарни. „Можно сварить яйца и изжарить бифштекс в воздухе помещения, в котором люди остаются без вреда для себя“,-- замечает по этому поводу Тиндаль.
Чем же объясняется такая выносливость? Тем, что организм наш фактически не принимает этой температуры, а сохраняет температуру, близкую к нормальной. Он борется с нагреванием посредством обильного выделения пота; испарение пота поглощает значительное количество тепла из того слоя воздуха, который непосредственно прилегает к коже, и тем в достаточной мере понижает его температуру. Единственные необходимые условия состоят в том, чтобы тело не соприкасалось непосредственно с источником тепла и чтобы воздух был сух.
Кто бывал в Средней Азии, тот замечал, как сравнительно легко переносится там жара в 37 градусов Цельсия и более. 24-градусная жара в Ленинграде переносится гораздо хуже. Причина, конечно, во влажности воздуха в Ленинграде и сухости его в Средней Азии, где дождь – явление крайне редкое ( в июне влажность доходит до нуля).
Почему пламя не гаснет само собой ?
Если вдуматься хорошенько в процесс горения, то невольно возникает вопрос: отчего пламя не гаснет само собой? Ведь продуктами горения являются углекислый газ и водяной пар—вещества негорючие, неспособные поддерживать горение. Следовательно, пламя с первого же момента горения должно быть окружено негорючими веществами, которые мешают притока воздуха; без воздуха горение продолжаться не может, и пламя должно погаснуть.
Почему же этого не происходит? Почему горение длиться непрерывно, пока есть запас горючего вещества? Только потому, что газы расширяются от нагревания и, следовательно, становятся легче. Лишь благодаря этому нагретые продукты горения не остаются на месте своего образования, в непосредственном соседстве с пламенем, а немедленно же вытесняются вверх чистым воздухом. Если бы закон Архимеда не распространялся на газы(или если бы не было тяжести), всякое пламя, погоревши немного, гасло бы само собой.
Весьма легко убедиться в том, как губительно действуют на пламя продукты его горения. Вы нередко пользуетесь этим, сами того не подозревая, чтобы загасить огонь в лампе. Как задуваете вы керосиновую лампу? Дуете в нее сверху, т. е. гоните вниз, к пламени, негорючие продукты его горения; и оно гаснет, лишенное свободного доступа воздуха.
Горячий лед.
Есть еще более удивительная вещь: горячий лед. Мы привыкли думать, что вода в твердом состоянии не может существовать при температуре выше нуля. Исследования английского физика Бриджмена показали, что это не так: под весьма значительным давлением вода переходит в твердое состояние и остается такой при температуре значительно выше нуля. Вообще Бриджмен показал, что может существовать не один сорт льда, а несколько. Тот лед, который он называет „льдом № 5“, получается под чудовищным давлением в 20 600 атмосфер и остается твердым при температуре +76 градусов по Цельсию. Он обжег бы нам пальцы, если бы мы могли до него дотронуться. Но прикосновение к нему невозможно: лед №5 образуется под давлением мощного пресса в толстостенном сосуде из лучшей стали. Увидеть его или взять в руки нельзя, и о свойствах „горячего льда“ узнают лишь косвенным образом.
Любопытно, что „горячий лед“ плотнее обыкновенного, плотнее даже воды: его удельный вес 1,05. Он должен был бы тонуть в воде, между тем как обыкновенный лед в ней плавает.
Используемая литература:
1. Перельман Я. И. „Занимательная физика“. Изд.»Тезис" Екатеринбург 1994г.
ФИЗИКА
Тепловые явления.
www.ronl.ru
Высота Эйфелевой башни.
Если теперь нас спросят, какова высота Эйфелевойбашни, то прежде чем ответить: «300 метров», вы, вероятно,поинтересуетесь:
--В какую погоду—холодную или теплую?
Ведь высота столь огромного железного сооружения неможет быть одинакова при разной температуре. Мы знаем, что железный стерженьдлиной 300м удлиняется на 3мм при нагревании его на один градус.Приблизительно на столько же должна возрастать и высота Эйфелевой башни приповышении температуры на 1 градус. В теплую солнечную погоду железный материалбашни может нагреться в Париже градусов до +40, между тем как в холодный,дождливый день температура его падает до +10, а зимою до 0, даже до –10. Каквидим, колебания температуры доходят до 40 и более градусов. Значит, высота Эйфелевойбашни может колебаться на 3 40=120мм, или на 12см.
Прямые измеренияобнаружили даже, что Эйфелева башня еще чувствительнее к колебаниямтемпературы, нежели воздух: она нагревается и охлаждается быстрее и раньшереагирует на внезапное появление солнца в облачный день. Изменения высотыЭйфелевой башни обнаружены с помощью проволоки из особой никелевой стали,обладающей способностью почти не изменять своей длины при колебанияхтемпературы. Замечательный сплав этот носит название «инвар»(отлатинского «неизменный).
Итак, в жаркий день вершина Эйфелевой башниподнимается выше, чем в холодный, на кусочек, равный 12см и сделанный изжелеза, которое, впрочем, не стоит ни одного лишнего сантима.
КогдаОктябрьская железная дорога длиннее--летомили зимой?
На вопрос: „Какой длины Октябрьскаяжелезная дорога?“—кто-то ответил:
--Шестьсот сорок километров в среднем; летом метров на тристадлиннее, чем зимой.
Неожиданный ответ этот не так нелеп, какможет показаться. Если длиной железной дороги называть длину сплошногорельсового пути, то он и в самом деле должен быть летом длиннее, чем зимой. Незабудем, что от нагревания рельсы удлиняются—на каждый градус Цельсия более чемна одну 100 000-ю своей длины. В знойные летние дни температура рельса можетдоходить до 30-40 градусов и выше; иногда рельс нагревается солнцем таксильно, что обжигает руку.В зимние морозы рельсы охлаждаются до –25 градусов иниже. Если остановиться на разнице в 55 градусов между летней и зимней температурой,то, умножив общую длину пути 640 км на 0,00001 и на55, получим около 1/3 км. Выходит,что и в самом деле рельсовый путь между Москвой и Ленинградом на третькилометра, т. е. примерно на триста, длиннее, нежели зимой.
Изменяетсяздесь, конечно, не длина дороги, а только сумма длин всех рельсов. Это не однои то же, потому что рельсы железнодорожного пути не примыкают друг к другувплотную: между их стыками оставляются небольшие промежутки—запас длясвободного удлинения рельсов при нагревании. Наше вычисление показывает, чтосумма длин всех рельсов увеличивается за счет общей длины этих пустыхпромежутков; общее удлинение в летние знойные дни достигает 300м посравнению с величиной ее в сильный мороз. Итак, железная частьОктябрьской дороги действительно летом на 300 м длиннее, нежели зимой.
Часы без завода.
Лед, не тающий в кипятке.
Возьмите пробирку, наполните водой, погрузите в неекусочек льда, а чтобы он не всплыл вверх (лед легче воды), придавите егосвинцовой пулей, медным грузиком и т.п.; при этом, однако, вода должна иметьсвободный доступ ко льду. Теперь приблизьте пробирку к спиртовой лампе так,чтобы пламя лизало только верхнюю часть пробирки. Вскоре вода начинает кипеть,выделяя клубы пара. Но странная вещь: лед на дне пробирки не тает! Мы имеемперед собой словно маленькое чудо: лед, не тающий в кипящей воде…
Разгадка кроется в том, что на дне пробирки водавовсе не кипит, а остается холодной; она кипит только вверху. У нас не»лед в кипятке", а «лед под кипятком». Расширяясь от тепла,вода становится легче и не опускается на дно, а остается в верхней частипробирки. Течения теплой воды и перемешивание слоев будут происходить в верхнейчасти пробирки и не захватят нижних более плотных слоев. Нагревание можетпередаваться вниз лишь путем теплопроводности, но теплопроводность водычрезвычайно мала.
Греет ли шуба?
Что сказали бы вы, если бы вас стали уверять, будтошуба нисколько не греет? Вы подумали бы, конечно, что с вами шутят. А если бывам стали доказывать это утверждение на ряде опытов? Проделайте,например, такой опыт. Заметьте, сколько показывает термометр, и закутайте его вшубу. Через несколько часов выньте. Вы убедитесь, что он не нагрелся даже начетверть градуса: сколь показывал раньше, столько показывает и теперь. Вот идоказательство, что шуба не греет. Вы могли бы заподозрить, что шубы дажехолодят. Возьмите два пузыря со льдом, один закутайте в шубу, другой оставьте в комнате незакрытым. Когда лед во втором пузыре растает, разверните шубу: выувидите, что здесь он почти и не начинал таять. Значит, шуба не только несогрела льда, но как будто даже холодила его, замедляя таяние!
Чтоможно возразить? Как опровергнуть эти доводы? Никак. Шубыдействительно не греют, если под словом «греть» разуметь сообщениетеплоты. Лампа греет, печка греет, человеческое тело греет, потому что всеэти предметы являются источником теплоты. Но шуба в этом смысле слова нисколько не греет. Она своего тепла не дает, а только мешает теплоте нашеготела уходить от него .Вот почему теплокровное животное, тело которого самоявляется источником тепла, будет чувствовать себя в шубе теплее, чем без нее.Но термометр не порождает собственного тепла, и его температура не изменится оттого, что мы закутаем его в шубу. Лед, обернутый в шубу, дольше сохраняет своюнизкую температуру, потому что шуба—весьма плохой проводник теплоты—замедляетдоступ к нему тепла извне, от комнатного воздуха.
В таком же смысле, как шуба, снег греет землю;будучи, подобно всем порошкообразным телам, плохим проводником тепла, он мешаеттеплу уходить из покрытой им почвы. В почве, защищенной слоем снега, термометрпоказывает нередко градусов на десять больше, чем в почве, не покрытой снегом.
Итак, на вопрос, греет ли нас шуба, надоответить, что шуба только помогает нам греть самих себя. Вернее было быговорить, что мы греем шубу, а не она нас.
Веер.
Когда женщины обмахиваютсявеерами, им, конечно, становится прохладнее. Казалось бы, что занятие этовполне безвредно для остальных присутствующих в помещении и что собравшиесямогут быть только признательны женщинам за охлаждение воздуха в зале.
Посмотрим,так ли это. Почему при обмахивании веером мы ощущаем прохладу?Воздух, непосредственно прилегающий к нашему лицу, нагревается и эта теплаявоздушная маска, невидимо облегающая наше лицо, «греет» его, т. е.замедляет дальнейшую потерю тепла. Если воздух вокруг нас неподвижен, тонагревшийся близ лица слой воздуха лишь весьма медленно вытесняется вверх болеетяжелым ненагретым воздухом. Когда же мы смахиваем веером с лица теплуювоздушную маску, то лицо соприкасается с все новыми порциями ненагретоговоздуха и непрерывно отдает им свою теплоту; тело наше остывает, и мы ощущаемпрохладу.
Значит,при обмахивании веером женщины непрерывно удаляют от своего лица нагретыйвоздух и заменяют его ненагретым; нагревшись, этот воздух удаляется в своюочередь и заменяется новой порцией ненагретого, и т. д.
Работавеером ускоряет перемешивание воздуха и способствует быстрейшему уравниваниютемпературы воздуха во всем зале, т. е. доставляет облегчение обладательницамвеера за счет более прохладного воздуха, окружающего остальных присутствующих.Для действия веера имеет значение еще одно обстоятельство, о котором мы сейчасрасскажем.
Отчего при ветре холоднее?
Всезнают, что в тихую погоду мороз переносится гораздо легче, чем при ветре. Но невсе представляют себе причину этого явления. Большой холод при ветре ощущается лишьживыми существами; термометр вовсе не опускается ниже, когда его обдуваетветер. Ощущение резкого холода в ветреную морозную погоду объясняется преждевсего тем, что от лица (и вообще от тела) отнимается при этом гораздо большетепла, нежели в тихую погоду, когда воздух, нагретый телом, не так быстросменяется новой порцией холодного воздуха. Чем ветер сильнее, тем большая массавоздуха успевает в течение минуты прийти в соприкосновение с кожей, и,следовательно, тем больше тепла отнимается ежеминутно от нашего тела. Этогоодного уже достаточно, чтобы вызвать ощущение холода.
Но есть и еще причина. Кожа наша всегда испаряетвлагу, даже в холодном воздухе. Для испарения требуется теплота; она отнимаетсяот нашего тела и от того слоя воздуха, который к телу прилегает. Если воздухнеподвижен, испарение совершается медленно, т. к. прилегающий к коже слойвоздуха скоро насыщается парами. Но если воздух движется и к коже притекают всеновые и новые его порции, то испарение все время поддерживается очень обильное,а это требует большого расхода теплоты, которая отбирается от нашего тела.
Какже велико охлаждающее действие ветра? Оно зависит от его скорости иот температуры воздуха; в общем оно гораздо значительнее, чем обычно думают.Приведу пример, дающий представление о том, какого бывает это понижение. Пустьтемпература воздуха +4, а ветре нет никакого. Кожа нашего тела при такихусловиях имеет температуру +31. Если же дует легкий ветерок, едва движущийфлаги и не шевелящий листвы(скорость 2 м/сек), то кожа охлаждается на 7градусов; при ветре, заставляющем флаг полоскаться(скорость 6м/сек),кожа охлаждается на 22 градуса: температура ее падает до 9 градусов! Эти данныевзяты из книги Н. Н. Калитина «Основы физики атмосферы в применении кмедицине»; любознательный читатель найдет в ней много интересныхподробностей.
Итак,о том, как будет ощущаться нами мороз, мы не можем судить по одной лишьтемпературе, а должны принимать во внимание также и скорость ветра. Один и тотже мороз переносится в Ленинграде в среднем хуже, чем в Москве, потому чтосредняя скорость ветра на берегах Балтийского моря равна 5-6 м/сек, а вМоскве—только 4,5 м/сек. Еще легче переносятся морозы в Забайкалье, гдесредняя скорость ветра всего 1,3 м/сек. Знаменитые восточносибирскиеморозы ощущаются далеко не так жестоко, как думаем мы; Восточная Сибирьотличается почти полным безветрием, особенно в зимнее время.
Какую жару способны мы переносить?
Человек гораздовыносливее по отношению к жаре, чем обыкновенно думают: он способен переноситьв южных странах температуру заметно выше той, какую мы в умеренном поясесчитаем едва переносимой. Летом в Средней Австралии нередко наблюдаетсятемпература +46 градусов в тени; там отмечались температуры даже +55 градусов в тени (по Цельсию). При переходе через Красное море и Персидский заливтемпература в корабельных помещениях достигает +50 градусов и выше, несмотря нанепрерывную вентиляцию.
Наиболее высокие температуры, наблюдавшиеся в природена земном шаре, не превышали +57. Температура эта установлена в так называемой«Долине Смерти» в Калифорнии. Зной в Средней Азии—не бывает выше +50градусов.
Отмеченные сейчас температуры измерялись в тени.Почему метеоролога интересует температура именно в тени, а не на солнце?Дело в том, что температуру воздуха измеряет только термометр, выставленныйв тени. Градусник, помещенный на солнце, может нагреться его лучами значительновыше, чем окружающий воздух, и показание его нисколько не характеризуеттеплового состояния воздушной среды. Поэтому и нет смысла, говоря о знойнойпогоде, ссылаться на показание термометра, выставленного на солнце.
Производились опыты для определения высшейтемпературы, какую может выдержать человеческий организм. Оказалось, что привесьма постепенном нагревании организм наш в сухом воздухе способенвыдержать не только температуру кипения воды ( 100 градусов), но иногда дажееще более высокую, до 160 градусов по Цельсию, как доказали английские физикиБлагден и Чентри, проводившие ради опыта целые часы в натопленной печихлебопекарни. «Можно сварить яйца и изжарить бифштекс в воздухе помещения,в котором люди остаются без вреда для себя»,-- замечает по этому поводу Тиндаль.
Чем же объясняется такая выносливость? Тем, чтоорганизм наш фактически не принимает этой температуры, а сохраняет температуру,близкую к нормальной. Он борется с нагреванием посредством обильного выделенияпота; испарение пота поглощает значительное количество тепла из того слоявоздуха, который непосредственно прилегает к коже, и тем в достаточной мерепонижает его температуру. Единственные необходимые условия состоят в том, чтобытело не соприкасалось непосредственно с источником тепла и чтобы воздух былсух.
Кто бывал в Средней Азии, тот замечал, каксравнительно легко переносится там жара в 37 градусов Цельсия и более.24-градусная жара в Ленинграде переносится гораздо хуже. Причина, конечно, вовлажности воздуха в Ленинграде и сухости его в Средней Азии, где дождь –явление крайне редкое ( в июне влажность доходит до нуля).
Почему пламя не гаснет само собой?
Если вдуматься хорошенько в процесс горения, то невольно возникает вопрос: отчего пламя не гаснет само собой? Ведь продуктами горения являются углекислый газ иводяной пар—вещества негорючие, неспособные поддерживать горение.Следовательно, пламя с первого же момента горения должно быть окруженонегорючими веществами, которые мешают притока воздуха; без воздуха горениепродолжаться не может, и пламя должно погаснуть.
Почему же этого не происходит? Почему горениедлиться непрерывно, пока естьзапас горючего вещества? Только потому,что газы расширяются от нагревания и, следовательно, становятся легче.Лишь благодаря этому нагретые продукты горения не остаются на месте своегообразования, в непосредственном соседстве с пламенем, а немедленно жевытесняются вверх чистым воздухом. Если бы закон Архимеда не распространялсяна газы(или если бы не было тяжести), всякое пламя, погоревши немного, гасло бысамо собой.
Весьма легко убедиться в том, как губительно действуютна пламя продукты его горения. Вы нередко пользуетесь этим, сами того неподозревая, чтобы загасить огонь в лампе. Как задуваете вы керосиновую лампу?Дуете в нее сверху, т. е. гоните вниз, к пламени, негорючие продукты егогорения; и оно гаснет, лишенное свободного доступа воздуха.
Горячий лед.
Есть еще более удивительная вещь: горячий лед. Мыпривыкли думать, что вода в твердом состоянии не может существовать притемпературе выше нуля. Исследования английского физика Бриджмена показали, чтоэто не так: под весьма значительным давлением вода переходит в твердоесостояние и остается такой при температуре значительно выше нуля. ВообщеБриджмен показал, что может существовать не один сорт льда, а несколько. Тотлед, который он называет «льдом № 5», получается под чудовищнымдавлением в 20 600 атмосфер и остается твердым при температуре +76 градусов поЦельсию. Он обжег бы нам пальцы, если бы мы могли до него дотронуться. Ноприкосновение к нему невозможно: лед №5 образуется под давлением мощного прессав толстостенном сосуде из лучшей стали. Увидеть его или взять в руки нельзя, ио свойствах «горячего льда» узнают лишь косвенным образом.
Любопытно, что «горячий лед» плотнееобыкновенного, плотнее даже воды: его удельный вес 1,05. Он должен был бытонуть в воде, между тем как обыкновенный лед в ней плавает.
Используемаялитература:
1.Перельман Я. И. «Занимательная физика». Изд.«Тезис»Екатеринбург 1994г.
ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ
ФИЗИКА
РЕФЕРАТ
Тепловые явления.
ОбадьяновВиталий, 8 Б класс, школа № 125г. Екатеринбург,2002 г.
www.ronl.ru
Уже сейчас на сайте вы можете воспользоваться более чем 20 000 рефератами, докладами, шпаргалками, курсовыми и дипломными работами.Присылайте нам свои новые работы и мы их обязательно опубликуем. Давайте продолжим создавать нашу коллекцию рефератов вместе!!!
Вы согласны передать свой реферат (диплом, курсовую работу и т.п.), а также дальнейшие права на хранение, и распространение данного документа администрации сервера "mcvouo.ru"?
Дата добавления: март 2006г.
Высота Эйфелевой башни.
Если теперь нас спросят, какова высота Эйфелевой башни, то прежде чем ответить: "300 метров", вы, вероятно, поинтересуетесь:
--В какую погоду—холодную или теплую?
Ведь высота столь огромного железного сооружения не может быть одинакова при разной температуре. Мы знаем, что железный стержень длиной 300м удлиняется на 3ммпри нагревании его на один градус. Приблизительно на столько же должна возрастать и высота Эйфелевой башни при повышении температуры на 1 градус. В теплую солнечную погоду железный материал башни может нагреться в Париже градусов до +40, между тем как в холодный, дождливый день температура его падает до +10, а зимою до 0, даже до–10. Как видим, колебания температуры доходят до 40 и более градусов. Значит, высота Эйфелевой башни может колебаться на 3 40=120мм, или на 12см. Прямые измерения обнаружили даже, что Эйфелева башня еще чувствительнее к колебаниям температуры, нежели воздух: она нагревается и охлаждается быстрее и раньше реагирует на внезапное появление солнца в облачный день. Изменения высоты Эйфелевой башни обнаружены с помощью проволоки из особой никелевой стали, обладающей способностью почти не изменять своей длины при колебаниях температуры. Замечательный сплав этот носит название "инвар"(от латинского "неизменный).
Итак, в жаркий день вершина Эйфелевой башни поднимается выше, чем в холодный, на кусочек, равный 12см и сделанный из железа, которое, впрочем, не стоит ни одного лишнего сантима.
Когда Октябрьская железная дорога длиннее--летом или зимой? На вопрос: "Какой длины Октябрьская железная дорога? "—кто-то ответил: --Шестьсот сорок километров в среднем ; летом метров на триста длиннее, чем зимой.
Неожиданный ответ этот не так нелеп, как может показаться. Если длиной железной дороги называть длинусплошногорельсового пути, то он и в самом деле должен быть летом длиннее, чем зимой. Не забудем, что от нагревания рельсы удлиняются—на каждый градус Цельсия более чем на одну 100 000-ю своей длины. В знойные летние дни температура рельса может доходить до 30-40 градусов и выше; иногда рельс нагревается солнцем так сильно, что обжигает руку. В зимние морозы рельсы охлаждаются до–25 градусов и ниже. Если остановиться на разнице в 55 градусов между летней и зимней температурой, то, умножив общую длину пути 640км на 0, 00001 и на 55, получим около 1/3 км. Выходит, что и в самом деле рельсовый путь между Москвой и Ленинградом на треть километра , т. е. примерно на триста, длиннее, нежели зимой. Изменяется здесь, конечно, не длина дороги, а только сумма длин всех рельсов. Это не одно и то же, потому что рельсы железнодорожного пути не примыкают друг к другу вплотную: между их стыками оставляются небольшие промежутки—запас для свободного удлинения рельсов при нагревании. Наше вычисление показывает, что сумма длин всех рельсов увеличивается за счет общей длины этих пустых промежутков ; общее удлинение в летние знойные дни достигает 300м по сравнению с величиной ее в сильный мороз. Итак, железная часть Октябрьской дороги действительно летом на 300 м длиннее, нежели зимой.
Часы без завода. Лед, не тающий в кипятке.
Возьмите пробирку, наполните водой, погрузите в нее кусочек льда, а чтобы он не всплыл вверх (лед легче воды), придавите его свинцовой пулей, медным грузиком и т. п. ; при этом, однако, вода должна иметь свободный доступ ко льду. Теперь приблизьте пробирку к спиртовой лампе так, чтобы пламя лизало только верхнюю часть пробирки. Вскоре вода начинает кипеть, выделяя клубы пара. Но странная вещь: лед на дне пробирки не тает! Мы имеем перед собой словно маленькое чудо: лед, не тающий в кипящей воде…
Разгадка кроется в том, что на дне пробирки вода вовсе не кипит, а остается холодной; она кипит только вверху. У нас не "лед в кипятке", а "лед под кипятком". Расширяясь от тепла, вода становится легче и не опускается на дно, а остается в верхней части пробирки. Течения теплой воды и перемешивание слоев будут происходить в верхней части пробирки и не захватят нижних более плотных слоев. Нагревание может передаваться вниз лишь путем теплопроводности, но теплопроводность воды чрезвычайно мала.
Греет ли шуба?
Что сказали бы вы, если бы вас стали уверять, будто шуба нисколько не греет? Вы подумали бы, конечно, что с вами шутят. А если бы вам стали доказывать это утверждение на ряде опытов? Проделайте, например, такой опыт. Заметьте, сколько показывает термометр, и закутайте его в шубу. Через несколько часов выньте. Вы убедитесь, что он не нагрелся даже на четверть градуса: сколь показывал раньше, столько показывает и теперь. Вот и доказательство, что шуба не греет. Вы могли бы заподозрить, что шубы даже холодят. Возьмите два пузыря со льдом, один закутайте в шубу, другой оставьте в комнате незакрытым. Когда лед во втором пузыре растает, разверните шубу: вы увидите, что здесь он почти и не начинал таять. Значит, шуба не только не согрела льда, но как будто даже холодила его, замедляя таяние!
Что можно возразить? Как опровергнуть эти доводы? Никак. Шубы действительно не греют, если под словом "греть" разуметьсообщение теплоты. Лампа греет, печка греет, человеческое тело греет, потому что все эти предметы являются источником теплоты. Но шуба в этом смысле слова нисколько не греет. Онасвоего тепла не дает, а только мешает теплоте нашего тела уходить от него . Вот почему теплокровное животное, тело которого само является источником тепла, будет чувствовать себя в шубе теплее, чем без нее. Но термометр не порождает собственного тепла, и его температура не изменится от того, что мы закутаем его в шубу. Лед, обернутый в шубу, дольше сохраняет свою низкую температуру, потому что шуба—весьма плохой проводник теплоты—замедляет доступ к нему тепла извне, от комнатного воздуха. В таком же смысле, как шуба, снег греет землю; будучи, подобно всем порошкообразным телам, плохим проводником тепла, он мешает теплу уходить из покрытой им почвы. В почве, защищенной слоем снега, термометр показывает нередко градусов на десять больше, чем в почве, не покрытой снегом. Итак, на вопрос, греет ли нас шуба, надо ответить, что шуба только помогает нам греть самих себя. Вернее было бы говорить, что мы греем шубу, а не она нас.
Веер.
Когда женщины обмахиваются веерами, им, конечно, становится прохладнее. Казалось бы, что занятие это вполне безвредно для остальных присутствующих в помещении и что собравшиеся могут быть только признательны женщинам за охлаждение воздуха в зале.
Посмотрим, так ли это. Почему при обмахивании веером мы ощущаем прохладу? Воздух, непосредственно прилегающий к нашему лицу, нагревается и эта теплая воздушная маска, невидимо облегающая наше лицо, "греет" его , т. е. замедляет дальнейшую потерю тепла. Если воздух вокруг нас неподвижен, то нагревшийся близ лица слой воздуха лишь весьма медленно вытесняется вверх более тяжелым ненагретым воздухом. Когда же мы смахиваем веером с лица теплую воздушную маску, то лицо соприкасается с все новыми порциями ненагретого воздуха и непрерывно отдает им свою теплоту; тело наше остывает, и мы ощущаем прохладу. Значит, при обмахивании веером женщины непрерывно удаляют от своего лица нагретый воздух и заменяют его ненагретым; нагревшись, этот воздух удаляется в свою очередь и заменяется новой порцией ненагретого , и т. д. Работа веером ускоряет перемешивание воздуха и способствует быстрейшему уравниванию температуры воздуха во всем зале, т. е. доставляет облегчение обладательницам веера за счет более прохладного воздуха, окружающего остальных присутствующих. Для действия веера имеет значение еще одно обстоятельство, о котором мы сейчас расскажем.
Отчего при ветре холоднее?
Все знают, что в тихую погоду мороз переносится гораздо легче, чем при ветре. Но не все представляют себе причину этого явления. Большой холод при ветре ощущаетсялишь живыми существами; термометр вовсе не опускается ниже, когда его обдувает ветер. Ощущение резкого холода в ветреную морозную погоду объясняется прежде всего тем, что от лица (и вообще от тела) отнимается при этом гораздо больше тепла, нежели в тихую погоду, когда воздух, нагретый телом, не так быстро сменяется новой порцией холодного воздуха. Чем ветер сильнее, тем большая масса воздуха успевает в течение минуты прийти в соприкосновение с кожей, и, следовательно, тем больше тепла отнимается ежеминутно от нашего тела. Этого одного уже достаточно, чтобы вызвать ощущение холода.
Но есть и еще причина. Кожа наша всегда испаряет влагу, даже в холодном воздухе. Для испарения требуется теплота; она отнимается от нашего тела и от того слоя воздуха, который к телу прилегает. Если воздух неподвижен, испарение совершается медленно, т. к. прилегающий к коже слой воздуха скоро насыщается парами. Но если воздух движется и к коже притекают все новые и новые его порции, то испарение все время поддерживается очень обильное, а это требует большого расхода теплоты, которая отбирается от нашего тела. Как же велико охлаждающее действие ветра? Оно зависит от его скорости и от температуры воздуха; в общем оно гораздо значительнее, чем обычно думают. Приведу пример, дающий представление о том, какого бывает это понижение. Пусть температура воздуха +4, а ветре нет никакого. Кожа нашего тела при таких условиях имеет температуру +31. Если же дует легкий ветерок, едва движущий флаги и не шевелящий листвы(скорость 2м/сек), то кожа охлаждается на 7 градусов; при ветре, заставляющем флаг полоскаться(скорость 6 м/сек), кожа охлаждается на 22 градуса: температура ее падает до 9 градусов! Эти данные взяты из книги Н. Н. Калитина "Основы физики атмосферы в применении к медицине"; любознательный читатель найдет в ней много интересных подробностей. Итак, о том, как будет ощущаться нами мороз, мы не можем судить по одной лишь температуре, а должны принимать во внимание также и скорость ветра. Один и тот же мороз переносится в Ленинграде в среднем хуже, чем в Москве, потому что средняя скорость ветра на берегах Балтийского моря равна 5-6м/сек, а в Москве—только 4, 5 м/сек. Еще легче переносятся морозы в Забайкалье, где средняя скорость ветра всего 1, 3м/сек. Знаменитые восточносибирские морозы ощущаются далеко не так жестоко, как думаем мы; Восточная Сибирь отличается почти полным безветрием, особенно в зимнее время.
Какую жару способны мы переносить?
Человек гораздо выносливее по отношению к жаре, чем обыкновенно думают: он способен переносить в южных странах температуру заметно выше той, какую мы в умеренном поясе считаем едва переносимой. Летом в Средней Австралии нередко наблюдается температура +46 градусов в тени; там отмечались температуры даже +55 градусов в тени (по Цельсию). При переходе через Красное море и Персидский залив температура в корабельных помещениях достигает +50 градусов и выше, несмотря на непрерывную вентиляцию.
Наиболее высокие температуры, наблюдавшиеся в природе на земном шаре, не превышали +57. Температура эта установлена в так называемой "Долине Смерти" в Калифорнии. Зной в Средней Азии—не бывает выше +50 градусов. Отмеченные сейчас температуры измерялись в тени. Почему метеоролога интересует температура именно в тени, а не на солнце? Дело в том, что температурувоздухаизмеряет только термометр, выставленный в тени. Градусник, помещенный на солнце, может нагреться его лучами значительно выше, чем окружающий воздух, и показание его нисколько не характеризует теплового состояния воздушной среды. Поэтому и нет смысла, говоря о знойной погоде, ссылаться на показание термометра, выставленного на солнце.
Производились опыты для определения высшей температуры, какую может выдержать человеческий организм. Оказалось, что при весьма постепенном нагревании организм нашв сухом воздухеспособен выдержать не только температуру кипения воды ( 100 градусов), но иногда даже еще более высокую, до 160 градусов по Цельсию, как доказали английские физики Благден и Чентри, проводившие ради опыта целые часы в натопленной печи хлебопекарни. "Можно сварить яйца и изжарить бифштекс в воздухе помещения, в котором люди остаются без вреда для себя", -- замечает по этому поводу Тиндаль.
Чем же объясняется такая выносливость? Тем, что организм наш фактически не принимает этой температуры, а сохраняет температуру, близкую к нормальной. Он борется с нагреванием посредством обильного выделения пота; испарение пота поглощает значительное количество тепла из того слоя воздуха, который непосредственно прилегает к коже, и тем в достаточной мере понижает его температуру. Единственные необходимые условия состоят в том, чтобы тело не соприкасалось непосредственно с источником тепла и чтобы воздух был сух. Кто бывал в Средней Азии, тот замечал, как сравнительно легко переносится там жара в 37 градусов Цельсия и более. 24-градусная жара в Ленинграде переносится гораздо хуже. Причина, конечно, во влажности воздуха в Ленинграде и сухости его в Средней Азии, где дождь– явление крайне редкое ( в июне влажность доходит до нуля).
Почему пламя не гаснет само собой?
Если вдуматься хорошенько в процесс горения, то невольно возникает вопрос: отчего пламя не гаснет само собой? Ведь продуктами горения являются углекислый газ и водяной пар—вещества негорючие, неспособные поддерживать горение. Следовательно, пламя с первого же момента горения должно быть окружено негорючими веществами, которые мешают притока воздуха; без воздуха горение продолжаться не может, и пламя должно погаснуть. Почему же этого не происходит? Почему горение длиться непрерывно, пока есть запас горючего вещества? Только потому, что газы расширяются от нагревания и, следовательно, становятся легче. Лишь благодаря этому нагретые продукты горения не остаются на месте своего образования, в непосредственном соседстве с пламенем, а немедленно же вытесняются вверх чистым воздухом. Если бы закон Архимеда не распространялся на газы(или если бы не было тяжести), всякое пламя, погоревши немного, гасло бы само собой.
Весьма легко убедиться в том, как губительно действуют на пламя продукты его горения. Вы нередко пользуетесь этим, сами того не подозревая, чтобы загасить огонь в лампе. Как задуваете вы керосиновую лампу? Дуете в нее сверху, т. е. гоните вниз, к пламени, негорючие продукты его горения; и оно гаснет, лишенное свободного доступа воздуха.
Горячий лед.
Есть еще более удивительная вещь: горячий лед. Мы привыкли думать, что вода в твердом состоянии не может существовать при температуре выше нуля. Исследования английского физика Бриджмена показали, что это не так: под весьма значительным давлением вода переходит в твердое состояние и остается такой при температуре значительно выше нуля. Вообще Бриджмен показал, что может существовать не один сорт льда, а несколько. Тот лед, который он называет "льдом № 5", получается под чудовищным давлением в 20 600 атмосфер и остается твердым при температуре +76 градусов по Цельсию. Он обжег бы нам пальцы, если бы мы могли до него дотронуться. Но прикосновение к нему невозможно: лед №5 образуется под давлением мощного пресса в толстостенном сосуде из лучшей стали. Увидеть его или взять в руки нельзя, и о свойствах "горячего льда" узнают лишь косвенным образом.
Любопытно, что "горячий лед" плотнее обыкновенного, плотнее даже воды: его удельный вес 1, 05. Он должен был бы тонуть в воде, между тем как обыкновенный лед в ней плавает.
Используемая литература:
1. Перельман Я. И. "Занимательная физика". Изд. "Тезис" Екатеринбург 1994г.
ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА РЕФЕРАТ Тепловые явления. Обадьянов Виталий, 8 Б класс, школа № 125 г. Екатеринбург, 2002 г.
Скачен 1234 раза.
mcvouo.ru
Лучшие материалы для организации внеклассной работы по предмету
Составила:
Ахметшина Файруза Минсабировна,
учитель физики, математики и астрономии высшей категории муниципального общеобразовательного учреждения «Нижнеуратьминская средняя школа»
Нижнекамского района
Республики Татарстан
Нижняя Уратьма – 2008
Учебно – познавательная игра
«Физический бой»
Цель игры: закрепление знаний учащихся по теме «Тепловые явления», применять полученные знания на практике, развивать умственные способности, логическое мышление, формировать культуру речи, сознательную дисциплину, умение корректно выражать свою точку зрения.
^ Форма проведения: «Физический бой»
Оборудование: физические приборы (мензурка, весы, манометр, динамометр, рычаг, барометр, колориметр), плакат «Физический бой», эпиграф, табло «Минное поле».
Эпиграф:
«Если оно зеленое и дергается – это биология, если пахнет – это химия, а если не работает – это физика».
База 1 База 2
15
3
25
15
5
10
15
50
15
25
15
10
25
50
5
10
15
50
5
15
5
15
25
3
15
25
15
50
15
10
5
50
25
10
10
15
5
50
15
10
^ Условия игры: каждая команда находится на базе 1 и 2. Игрокам необходимо добраться до противоположной базы, при этом не «подорваться», т.е. правильно ответить на вопрос. Если ответ не верный, один игрок покидает команду и команда при этом теряет определенное количество баллов (столько, сколько стоил вопрос).
Выбор дорожки произвольный (вверх, вниз, по диагонали, но так, чтобы не было разрыва). На обсуждение каждого вопроса- 30 с. В итоге побеждает та команда, которая набирает в сумме не менее 200 баллов. Жюри фиксирует правильные ответы и количество баллов.
1. Современная и старинная единицы измерения количества теплоты.
( Джоуль, калория.)
2. Прибор, применяемый во многих опытах по тепловым явлениям. ( Калориметр.)
3. Самый плохой проводник тепла.
( Вакуум.)
4. 200 лет тому назад американский ученый и общественный деятель Вениамин Франклин проделал интересный опыт: «Я взял у портного несколько квадратных кусочков сукна различных цветов: черного, белого, темно – синего, зеленого, красного, желтого. В одно солнечное утро я положил все эти кусочки на снег. Через несколько часов один кусочек, нагревшийся сильнее других, погрузился в снег так глубоко, что лучи солнца не достигали до него, другие кусочки опустились меньше. А один совсем не опустился. Кусочек какой ткани не опустился совсем, а какой погрузился глубже всех?
( Белый, черный.)
5. Что теплее: три рублевки или рубль тройной толщины?
(Три рублевки. Воздуха между тремя больше, а воздух плохой теплопроводник.)
6. Почему коньки легко скользят по льду, а по стеклу, поверхность которого более гладкая, кататься невозможно?
(Когда человек стоит на коньках, он производит давление на поверхность. От этого у льда понижается температура плавления. Он тает, и между коньком и льдом образуется тонкая пленка воды. Поэтому лед скользит. Этим свойством обладает только лед.)
7. Температура плавления стали 1400˚С, а при сгорании пороха в начале ствола температура достигает 3600˚С. Почему ствол орудия не плавится при выстреле?
( Сгорание пороха при выстреле происходит очень быстро и ствол орудия не успевает прогреться до температуры плавления.)
8. Как влияет ветер на показания термометра в морозный день?
( Не влияет. Мороз в ветряную погоду переносится нами хуже, чем в тихую. Это объясняется тем, что ветер быстро сгоняет слои воздуха, нагреваемые нашим телом, заменяя их холодными и удаляя насыщенные влагой слои, прилегающие к телу.)
9. Шерсть, пух, мех – это теплопроводники или теплоизоляторы?
10. Металлы относятся к теплопроводникам или к теплоизоляторам?
11. На дворе мороз стоит,
Под ногами снег скрипит.
Почему скрипит? Скажите,
Вам учитель говорит.
(При ходьбе по снегу кристаллическая структура воды разрушается, что сопровождается характерным звуком.)
12. Зимним днем расселись гости
Всюду в комнате моей.
Окна быстро запотели
Почему? Скажи, скорей.
( На окнах конденцируется вода.)
13. У вас есть выбор: взять участок на возвышанности или в низине. Где вы возьмете участок? Почему?
(Холодный воздух соьирается в низинах, поэтому велика вероятность заморозков. Лучше брать участок на возвышанности.)
14. Что нужно сделать, чтобы быстрее охладить раскаленный предмет: опустить его в холодную воду (20˚С) или в горячую (100˚С)?
( В горячую, т.к. при опускании в нее раскаленного предмета вода сразу закипит и будет поглощатся большее количество теплоты. Холодная вода сначала нагреется до 100˚С, потом закипает и испаряется. При нагревании поглощается меньше тепла, чем при испарении.)
15. Почему хлеб черствеет?
(Из хлеба испаряется влага.)
16. Какой тряпкой скорее соберешь лужу с пола – сухой или влажной?
(Влажной, потому что в порах между нитями сухой тряпки находится воздух; он выходит не сразу, тряпка плохо намокает. Раз намокнув, после того, как ее отожмут, она уже быстро намокает.)
17. Что сильнее обжигает: пар, вырывающийся из носика кипящего чайника или брызги самой кипящей воды?
(^ Пар обжигает значительно сильнее, т.к. кожа еще отдает тепло, выделяющееся в процессе конденсации.)
18. Мы дуем на блюдце с горячим чаем, чтобы его остудить; в мороз на улице на руки, чтобы их согреть. В чем сходство и различие процессов?
(Чай горячее, чем наше дыхание, а замерзшие руки – холоднее. Мы отгоняем горячий, насыщенный парами воды воздух от поверхности чая, а холодный от рук.)
19. В кипящий воде варятся макароны в виде трубочек. Кипит ли вода внутри этих трубочек?
(Нет, эта вода не участвует в конвекции кипящей жидкости и потому не может получить ото дна кастрюли дополнительного тепла на парообразование.)
20. Кипит чайник. В одних случаях крышка подпрыгивает, а в других – нет. Чем отличаются эти случаи?
(Исходным уровнем воды в чайнике. Во втором случае ее уровень ниже отверстия, ведущего в носик чайника, и пар свободно выходит через носик. В первом – уровень воды выше этого отверстия. Пар скапливается под крышкой. Давление его растет до тех пор, пока крышка не подпрыгнет. Если крышка тяжелая или сидит плотно, чайник может выплюнуть кипяток из носика. Поэтому в крышке делают дырочку.)
21. В сильный мороз катки заливают горячей водой. Почему?
(Чтобы воде растечься ровным слоем прежде, чем замерзнет.)
22. Чтобы вода в стеклянном графине осталась прохладной в жаркий день без помощи холодильника, графин достаточно обернуть мокрой тряпкой. Почему?
(Вода из тряпки испаряется, охлаждая ее, и графин.)
23. Греет ли вуаль женской шляпки?
(Вуаль препятствует обдуву наружным воздухом и сохраняет имеющееся тепло.)
24. Почему лед является хорошим охлаждающим материалом?
(При таянии он поглощает большее количество теплоты.)
25. Под действием каких сил планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца?
(Под действием силы всемирного тяготения, гравитационной силы.)
26. В окно увидела Татьяна
По утру побелевший двор,
Картины, кровли и забор,
На стеклах легкие узоры,
Деревья в зимнем серебре…
Что производит с точки зрения физики «на стеклах легкие узоры»?
(Кристаллики замерзшей воды, ее твердое состояние.)
27. Как разделить смесь железа, поваренной соли, песка и древесных опилок?
(Растворить в воде - опилки всплывут; песок и железо разделяют магнитом. Соль выпаривают.)
28. Что означает слово атом?
29. В одной из статей французского журнала «География» написано: «Насколько же нам легче переносить зиму, чем жителям Верхоянска в Сибири, где приходилось видеть как ртуть в термометре опустился до отметки – 70˚С. Может ли такое быть?
(Здесь допущена ошибка. Для измерения температуры -70˚С ртуть непригоден, т.к. ртуть замерзнет при такой температуре.)
30. На втором этаже здания потенциальная энергия вязанки дров больше, чем в первом. Потенциальная энергия, полученная от сжигания дров на втором этаже больше энергии, которая была бы получена при их сжигании на первом этаже. Вы согласны?
(Энергия, полученная от сжигания дров, зависит лишь от массы. Потенциальная энергия поднятых дров перейдет в потенциальную энергию продуктов сгорания.)
31. Прочно закрепили три свечи на блюдцах с помощью пластилина. Поставили их на стол и зажгли. Первую оставили на открытом воздухе, вторую накрыли сверху маленькой банкой, а третью – большой. Какая свеча горит дольше всех?
(Первая.)
32. Найдите ошибку в тексте: «Французский физик Э.Резерфорд, проведя исследования состава и строения атомов, сделал вывод, что каждый атом состоит из электронов, которые находятся в его центре, протонов, движущихся вокруг электронов и нейтронов, располагающихся снаружи атомов. Поскольку заряженные частицы сосредоточены внутри атома, а на его поверхности расположены нейтроны, не имеющие заряда, атом в целом нейтрален».
33. На рисунке изображен график кристаллизации и плавления нафталина. В каком состоянии находится нафталин в момент, соответствующий точке 2.
34. Молодец сватает у купца одну из трех его дочерей. Хобби младшей дочери – изучение физики. Жених устраивает проверку. Девушки смачивают руки в воде. У которой быстрее высохнут – та и суженая. Младшая машет руками, крича: «Не хочу замуж!» И становится невестой. Почему?
35. Подходя к нужному дому на окраине городка, Ш.Холмс увидел следы лыжника. Они были как бы приподняты над остальным снегом. Хозяйке, открывшей дверь, он вместо приветствия, сказал: «Скоро будет весна». Почему он так решил?
(Днем снег активно тает и опускается. В следах же лыжника, где он более плотный, он тает медленнее. Поэтому следы выглядят приподнятыми над поверхностью снега. Это признак весны.)
36. Хозяйка дома, где был ^ Ш.Холмс, подошла к двери и впустила в комнату кошку. Посмотрев на нее, Холмс сказал: «Погода на улице холодная». Как он это определил?
(По шерсти.)
37. Укажите, какой из приведенных графиков изменения температуры вещества соответствует процессу плавления; процессу отвердевания; нагреванию вещества без перехода в другое агрегатное состояние?
38. При передаче телу массой М некоторого количества теплоты агрегатное состояние тела не изменилось. По какой формуле в этом случае можно вычислить количество переданной теплоты?
(плавление, Q= λM)
39. Как изменилась внутренняя энергия вещества при переходе его из твердого состояния в жидкое при постоянной температуре?
(Увеличилась.)
Научная физическая конференция
«Живое электричество»
Ведущая: Сегодня мы представляем вашему вниманию конференцию «Живое электричество».
Основная цель, которую мы преследуем при этом – повторение пройденного материала на более глубоком уровне, повышение познавательной активности учащихся, расширение их кругозора, приобретение навыков работы с научно – технической литературой, выступления перед большой аудиторией. На этой конференции мы стараемся продемонстрировать единство законов природы, тесную связь предметов, в данном случаи – физики, биологии, ОБЖ. Эту связь отражает название нашей конференции «Живое электричество». Нашими проводниками будут: я – ведущая и мои помощники – Минус и Плюс.
^ Пролог.
( Ночь. У костра два первобытных человека: Плю и недоверчивый Ми.)
Ми: Как сердит сегодня повелитель молний! Видишь, Плю, как часто он посылает на землю свои ослепительные стрелы! Слышишь, как он рычит при каждом броске своего копья! Я весь дрожу от страха, и не знаю, куда бы мне спрятаться?
Плю: Разве можно спрятаться от бога молний?! Помнишь, недоверчивый Ми, как в день охоты на мамонта он поразил своим копьем трусливого Зеро. А ведь тот спрятался под огромным дубом. И не тронул никого из нас, хотя мы были у него на виду, под открытым небом.
Ми: Потому- то он и поразил его: трусливый Зеро всегда держался подальше от опасности и выжидал, пока мы добудем мамонта. Зато к костру, где жарилось мясо, он всегда садился поближе.
^ Плю: Да…Боги все видят и все знают!
Ведущая: Вот такой разговор мог произойти в то незапамятное время, которое мы называем доисторическим. Тогда все явления природы человек воспринимал как проявление неведомых сил, постигнуть которые он был не в состоянии. Он боготворил их, преклонялся перед ними. Одной из таких сил, грозной и таинственной, было электричество.
Прошли века, человечество неузнаваемо изменилось. Ему стали понятны многие явления природы. А электричество стало настолько близким, что вошло в каждый дом, но, как оказалось, оно еще ближе. Открытия последних десятилетий свидетельствуют о том, что электричество играет важнейшую роль в процессах жизнедеятельности, протекающих в каждом живом организме. Рассказу об этом мы посвящаем нашу конференцию. Провести его мне помогут наши знакомые: добродушный Плюс и недоверчивый Минус.
^ Удивительное веретено.
Ведущая: Перенесемся в древнюю Грецию. Здесь, в городе Милете, живет философ Фалес. Однажды к нему пришла дочь и сказала:
Дочь: Отец, помнишь, ты купил мне у финикийских купцов веретено, сделанное из драгоценного камня – электрона, желтого и прозрачного, как первый летний мед.
^ Фалес: Что же случилось с твоим веретеном?
Дочь: Каждый раз, когда я роняю веретено на пол, а затем чтобы очистить его от приставшего сора, тру шерстяной пряжей, упрямое веретено еще сильнее притягивает к себе сор, нити, пыль. Отчего это?
Фалес: О! Дочь моя, я удивлен твоей наблюдательностью. Оставь веретено. Завтра я постараюсь дать тебе ответ, а сегодня я покажу веретено своим ученикам и мы вместе порассуждаем о природе этого чуда.
^ Дочь: Спасибо, отец!
(Подходят ученики Фалеса: Плю и Ми)
Фалес: Ученики мои. Сегодня ко мне пришла дочь и сказала, что веретено волшебное и притягивает сор и нити. Я не могу ответить на этот вопрос. Давайте вместе порассуждаем об этом чуде.
^ Плю: Только живое способно рождать движение.
Ми: Не значит ли это, что электрон одушевлен?
Фалес: Может быть… Янтарь по-гречески электрон, а значит все явления, связанные с ним, отныне будем называть электрическими.
^ Основы электростатики.
Физик: Основной закон электростатики, позволяющий рассчитать силу взаимодействия двух точечных зарядов и , находящиеся на некотором расстоянии друг от друга, был экспериментально установлен физиком Кулоном в 1785 году. Английский физик Фарадей объяснил взаимодействие электрических зарядов тем, что вокруг каждого электрического заряда существует электрическое поле, которое характеризуется двумя величинами: напряженностью и потенциалом. Напряженность Е- векторная величина, считается силовой характеристикой электрического поля. Потенциал- скалярная величина, является энергетической характеристикой электрического поля. Но практическое значение имеет не сам потенциал, а разность потенциалов двух точек или напряжение .Тогда зная напряжение, можно рассчитать работу электрического поля по перемещению заряда из одной точки в другую. Для измерения напряжения используют специальный прибор- вольтметр.
Наглядно представить распределение поля в пространстве можно с помощью линий напряженности и эквипотенциальных поверхностей. На плакате представлены «портреты» полей различных источников: точечного заряда, системы двух точечных зарядов и заряженных плоскостей. У них общие закономерности: линии напряженности начинаются на положительных и оканчиваются на отрицательных зарядах; густота силовых линий больше вблизи заряженных тел, где напряженность поля больше. Эквипотенциальные поверхности всегда перпендикулярны силовым линиям. Расстояние между этими поверхностями тем больше, чем меньше напряженность поля в этой области пространства. Отсюда закономерность: чем больше изменение потенциала на единицу расстояния, тем больше напряженность электростатического поля.
Если расстояние между заряженными плоскостями значительно меньше их размеров, напряженность между ними в любой точке одинакова. Такое поле называют однородным. А систему из двух заряженных пластин связывает одно замечательное свойство: она способна накапливать заряд. Это удивительное свойство было обнаружено давно.
^ История Лейденской банки.
Минус: В университете города Лейдена, в своей прекрасно оснащенной лаборатории экспериментировал с электричеством профессор Питер Ван Мушенбрен. Однажды он решил воспроизвести опыт, произведенный аббатом Георгом фон Клейстом. Он взял колбу, наполненную водой, опустил туда металлический стержень, соединенный с индуктором электрофорной машины и стал крутить ее.
Плюс: Отдадим ему должное как ученому – он все проверил на себе. Стержень он решил вынуть, дотронувшись до него рукой. Сильный удар поверг его в изумление. Впоследствии он писал вездесущему аббату Ноле, что даже ради французской короны не согласился бы повторить это снова.
Минус: Аббат решил провести этот опыт в присутствии короля Людовика-15 го, в Версале. Он выстраивает 180 мушкетеров кольцом, велит им взяться за руки. Первому дает в руку банку, заряженную от машины, последнему в цепи велит вынуть стержень…
^ Плюс: Курьезно было наблюдать разнообразие жестов и слышать мгновенный вскрик , исторгаемый большей частью получающих удар!
Минус: В Лондоне Ватсон выясняет, что характер жидкости, заполняющий банку, не играет никакой роли. Сначала он наполняет банку дробью, а затем вообще заменяет содержимое банки еще одной металлической обкладкой, соединенной с центральным стержнем. Теперь лейденская банка получила свою окончательную форму.
Плюс: Доктор Девис обложил свинцовыми пластинами куски стекла. И чем больше были размеры пластин, чем тоньше было стекло между ними, тем больше количества электричества накапливалось на них. Это – прообраз плоского конденсатора.
Физик: Итак, был придуман конденсатор, емкость которого зависит от площади обкладок и расстояния между ними. От величины электроемкости зависит заряд, который способен накопить конденсатор. Энергия конденсатора вычисляется по следующим формулам:
Для увеличения емкости и количества электричества конденсатора включают параллельно, а для увеличения напряжения – последовательно.
^ Ведущая: Но какое отношение это имеет к живой природе – об этом вам расскажет биолог.
Живые конденсаторы.
Биолог: Способность различных морских животных ориентироваться под водой долгое время оставалось загадкой, однако исследования показали, что некоторые из них реагируют на электрические поля, которые возникают впоследствии движения океанических течений и поля Земли. Под воздействием нервного импульса некоторые особые клетки начинают пропускать через мембраны поток ионов. У электрических рыб эти клетки соединены последовательно от головы до хвоста и между головой и хвостом рыбы создается большая разность потенциалов. Множество таких последовательных цепочек электрических клеток соединяются параллельно. В результате возникает ток, достаточный для того, чтобы оглушить врага или убить жертву.
У гигантского ската Торпедо Нобилнана параллельно соединены 2000 таких цепочек, каждый из которых содержит 1000 соединенных последовательно электрических клеток. При подобном последовательно – параллельном соединении у каждой клетки напряжение не большое, а суммарное напряжение достаточно велико. У пресноводных электрических рыб последовательно соединяются еще большее число клеток. Так как проводимость пресной воды значительно меньше, то для того, чтобы рыба могла создать ток такой же величины, разность потенциалов между ее головой и хвостом должна быть значительно больше. По наружности электрические рыбы – сомы мало отличаются от обыкновенных сомов, но у электрических сомов есть одна важная особенность. На поверхности всего тела, непосредственно под кожей, а также и в мускулах лежит тонким слоем особого строения ткань, похожая на жир. Ткань эта состоит из шести и более налегающих друг на друга тонких пластинок, которые отделены друг от друга студенистыми слоями. Это и есть электрические органы, в которых может накопиться довольно большой электрический заряд. Если дотронуться рукой, то происходит сильный электрический удар, как от гальванической батареи. Электрический орган этих рыб представляет собой мелкопластинчатую структуру чередующихся тонких слоев мышечной и соединительной ткани. Мышечная ткань служит проводником, а соединительная – изолятором. Следовательно, с физической точки зрения, этот орган является батареей конденсаторов. Разность потенциалов, возникающая, например, в электрическом органе электрического ската достигает 300в, а в органе электрического угря – 400- 600В.
Ведущая: Мы хотим рассказать об исследованиях, связанных с именем итальянского профессора анатомии и медицины Луиджи Гальвани. Перенесемся в 1780 год, в Балонский университет, в помещение медицинского факультета.
^ Открытие биоэлектричества.
Представим, что мы поднимаемся на 2-ой этаж, где в лаборатории практической анатомии синьор профессор готовит материал к своим занятиям. О, да, здесь не только препаратская. На столе , на котором Гальвани препарирует лягушек, стоит электрофорная машина и лейденская банка. Трещат искры. А под ножом препаратора в сумасшедном танце дергаются отрезанные лапки квакух. Что же заставляет сокращаться мышцы лягушечьей лапки? Что вызывает кисловатый привкус при прикосновении языка к полюсам батареи? Что приводит к вспышке лампы, соединенной с заряженным конденсатором? Ответы на эти вопросы нам известен – это электрический ток, представляющий собой направленное движение заряженных частиц.
^ Основные законы постоянного тока.
Физик: Для существования электрического тока необходимо 2 условия: во- первых, наличие в веществе свободных заряженных частиц, способных перемещаться под воздействием электрического поля. Заметим, что вещества, в которых имеются такие частицы, называются проводниками, в отличие от изоляторов, где нет свободных заряженных частиц; во- вторых, между концами проводника необходимо поддерживать разность потенциалов для создания электрического поля в проводнике. Сила тока равна отношению заряда, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени, к величине этого интервала. Для измерения силы тока используется амперметр. Если сила тока со временем не меняется, то ток называется постоянным. Для создания постоянного тока используют химические источники: батареи и аккумуляторы, позволяющие поддерживать постоянное напряжение на концах проводника в течение длительного времени. Несмотря на сложность конструкции и применение самых современных материалов, в основе лежит изобретение Алессандро Вольта, которое он совершил с помощью своего языка.
Немецкий физик Георг Ом установил, что сила тока в проводнике зависит от напряжения на его концах и от сопротивления проводника. Сопротивление, в свою очередь, зависит от поперечного сечения, длины проводника и удельного сопротивления, характеризующего материал проводника. Удельное сопротивление зависит от концентрации свободных зарядов в веществе.
^ Внимание! Электрический ток!
Ведущая: Электрический ток, проходя через электролит, оказывает химическое действие, а какое действие оказывает электрический ток при прохождении через тело человека?
^ Минус: Этот вопрос, мне кажется, нужно адресовать инженеру по технике безопасности, а врач расскажет о первой помощи.
Инженер по ТБ: Сила тока, который протекает по телу человека, определяется законом Ома, т.е. зависит от приложенного напряжения и от сопротивления тела. Сопротивление кожи является определяющим фактором, который ограничивает ток.
Если провести эксперимент и цепь, содержащую источник тока напряжением 2В и последовательно включенный амперметр, замкнем сначала сухими, а затем мокрыми руками, то, зная силу тока, напряжения, можно вычислить сопротивление рук в каждом случаи:
сухими руками - 2000 Ом
мокрыми - 700 Ом
Итак, сопротивление сухих рук значительно больше сопротивления мокрых рук.
Ведущая: Почему сопротивление человека так велико? Кровь человека хороший электролит. Как видно из таблицы, содержание ионов велико, а значит, проводимость должна быть высока, а сопротивление – мало.
Инженер по ТБ: Действительно, ионы, находящиеся в крови, обеспечивают беспрепятственное прохождение тока в теле. Однако, основную роль играет поверхностный слой кожи – эпидермис, сопротивление которого велико.
Плюс: Мы выяснили, что сопротивление тела человека зависит, в основном, от состояния поверхностного слоя – кожи. Как же тонкий слой эпидермиса может оказывать такое сильное влияние на величину общего сопротивления человеческого тела?
Инженер по ТБ: Если мы проследим путь электрического тока через тело человека, мы увидим, что он последовательно проходит по цепи следующие участки: кожный покров, органы, кожный покров. Эквивалентную электрическую цепь можно представить в виде суммы трех последовательно соединенных сопротивлений. Общее сопротивление такой цепи равно сумме отдельных сопротивлений и определяется, в основном, наибольшим из них, в нашем случае – сопротивлением кожи.
Ведущая: Какие органы человека наиболее чувствительны к электрическому току, какие могут быть эффекты действия электрического тока на организм – расскажет нам учитель ОБЖ.
^ Учитель ОБЖ: Наиболее чувствительными к электрическому току являются: мозг, грудные мышцы, нервные центры, которые контролируют дыхание и сердце. Если ток от внешнего источника пропускать через сердце, то возникают нескоординированные сокращения желудочков. Самопроизвольные сокращения желудочков не прекращаются, даже если прекратилось действие тока. Вызвать их может ток от 500 до 1000 мА.
Ведущая: Что же делать в этом случае?
Учитель ОБЖ: В течение 1 – 2 минуты сердечные мышцы, не получающие коронарной крови, слабеют. В результате, они не могут нормально сокращаться и наступает смерть. Дефибрилляция сердца, применяемая в этом случае, заключающаяся в пропускании через сердце в течении нескольких миллисекунд тока 10 А, помогает сохранить жизнь Токи, величина которых недостаточна, чтобы вызвать сокращения желудочков, может привести к остановке дыхания, парализуя действия нервных центров, контролирующих легкие. Дыхательный паралич возникает в диапазоне 20 – 100 мА.
Инженер по ТБ: Возможность поражения электрическим током существует во многих повседневных ситуациях: при контакте с поврежденной изоляцией проводника или стоя в ванной на влажном полу босиком и держась за заземленную трубу – сопротивление будет низким и через тело пойдет значительный ток. При всех несчастных случаях необходимо:
а) освободить человека от воздействия электрического тока;
б) при низком напряжении можно воспользоваться сухой палкой, веревкой или другими изоляторами;
в) нельзя работать неизолированными руками, иначе вы окажетесь в этой же цепи и не сможете освободиться. Ваша изоляция: резиновая обувь, перчатка, сухая доска и др.;
г) если пострадавший в состоянии подпрыгнуть над полом, необходимо изолировать его от земли.
^ Учитель ОБЖ: Пострадавшему необходимо: полный покой, расстегнуть одежду, либо дать ему вдохнуть нашатырный спирт, а также согреть тело. Затем срочно вызвать врача, а пока проводить искусственное дыхание. Существуют два способа искусственного дыхания: изо рта в рот, изо рта в нос. При втором – нос прикрывается куском марли. Число вдуваний 12 – 14 раз в минуту. При искусственном дыхании изо рта в рот удобно пользоваться Г- образной трубкой, которая вводится между языком и небом на глубину 8 -10 см. При искусственном дыхании голову пораженного слегка запрокидывают, чтобы воздух свободно проходил в легкие.
Ведущая: Но ведь поражение электрическим током может произойти и при ударе молнии. А при каких условиях образуются молнии?
Инженер по ТБ: Сейчас нам очевидно, что молния – это искра, которая проскакивает между двумя облаками, заряженными электричеством разных знаков. Однако в свое время М.В.Ломоносов и Франклин положили немало сил для доказательства этого утверждения. А Георг Рихман, работавший вместе с Ломоносовым, поплатился своей жизнью при попытке отвести молнию в землю через проводящую ток бечевку – хвост воздушного змея, запущенного во время грозы. Напряжение между Землей и облаком 10 – 10 В, сила тока колеблется от десятков до сотен тысяч А, диаметр светящегося канала – 10 – 12 см, длительность вспышки - порядка микросекунд.
При нормальных условиях у поверхности Земли всегда существует стационарное электрическое поле с напряженностью 130 Ф/м, так как постоянно движущиеся потоки воздуха трутся: друг об друга, о различные препятствии. Но во время грозы напряженность возрастает до 1000 Ф/м. Человек может пострадать от этого природного явления – молнии!
Врач: Да, к сожалению, может. Поэтому не стоит рисковать и находиться во время грозы вблизи высоких деревьев, столбов.
А когда через тело человека проходит значительный ток, то смерть может наступить от внутренних ожогов. Согласно закону Джоуля – Ленца, количество теплоты, выделявшийся при прохождении тока, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению и времени, в течении которого проходил ток.
Если одежда и кожные покровы мокрые, то разряд молнии может и не проникнуть в тело: основная часть тока пойдет по слою воды на поверхности кожи. В этом случаи в результате действия электрического тока может прекращаться сердечная деятельность и дыхание. Бывали случаи, когда при поражении молнией дыхание человека останавливалось почти на 20 минут. И человека считали погибшим, когда же его оплакивали, пострадавший открывал глаза. В таких случаях во время сделанное искусственное дыхание возвращало человека к жизни. Он полностью приходил в себя, у него не обнаруживалось никаких остаточных мозговых повреждений из–за кислородного голодания или электрического тока, хотя во время такого тока потребность мозга в кислороде увеличивается.
Нередко человека поражает не прямой удар молнии, а ответвленные по земле токи или вторичный разряд от предмета, в которой попала молния. Часто люди погибают потому, что их слишком рано начинают считать умершими. Потому им следует оказать первую помощь.
^ Минус: Все, что вы сейчас рассказали, страшно. Напрашивается вывод – электричество приносит вред всему живому.
Врач: Ну, что вы. Просто им надо умело пользоваться, быть аккуратным – внимательным.
^ Плюс: Так вы хотите сказать, что оно приносит пользу?
Врач: Конечно, ведь оно стоит на страже здоровья человека. Лечение электричеством появилось еще на заре человечества за 30 лет до нашей эры. Диаскорд электрическими ударами от соприкосновения с электрическим угрем, лечил подагру и хроническую боль.
Лечение электрическим током используется и в настоящее время с помощью современных электрических приборов. Больного помещают между двумя электродами, соединенными с источником постоянного напряжения 40 - 50 кВ. Один электрод в виде звезды с небольшими остриями, направленными к больному, помещают над головой на расстоянии 10 – 15 см. Второй электрод находится под ногами на изолирующей подставке. Электрическое поле имеет большую напряженность около остриев головного электрода, где возникает слабый электрический разряд. Образующийся в зоне разряда поток ионов направляется к телу больного преимущественно в области его головы и шеи. Аэроионы действуют на нервные окончания, заложенные в кожных покровах этой области, а также на рецепторы слизистых оболочек при вдыхании ионизированного воздуха. Такой способ лечения электрическим током называется франклинизацией.
Посредством тока в организм можно ввести лекарственные вещества, образующие в растворе заряженные частицы. Эта процедура называется лечебным электрофорезом. Этот метод применяется при лечении воспаления верхних дыхательных путей, легких, почек и др.
Ведущая: Электрический ток используется не только для лечения, но и для диагностики заболеваний.
Биолог: Для диагностики заболеваний используется регистрация электрических сигналов сердца – электрокардиограмма, головного мозга – электрофалограмма, нервных окончаний и мышц – электромиография. Все эти методы регистрируют биопотенциалы. Биопотенциалами называют разность электрических потенциалов, возникающих в клетках, тканях и органах живого организма.
Одной из теории, объясняющей происхождение биопотенциалов, является мембранная теория. Согласно ей, клеточная оболочка как полупроницаемая мембрана, легко проходима для ионов калия, плохопроницаемая для ионов натрия и совсем непроницаема для анионов. Так как содержание калия в клетке во много раз превышает его содержание в окружающей среде, то его ионы выходят на поверхность клеточной оболочки, сообщая ей положительный заряд и электростатически задерживая на ее внутренней поверхности анионы, для которых мембрана непроходима. С помощью этой теории возможно удается объяснить загадку электрического ската и многих других тайн природы.
Ведущая: Так, кто же был прав: Гальвани или Вольта? Ведь доля истины в теории Гальвани присутствует, живая клетка носит в себе электричество. В историческом споре обе оказались правы. Биолог Гальвани вошел в историю науки как основоположник биоэлектричества, физик Вольта - как основоположник электрических источников тока.
А теперь, давайте, поговорим о мембранном электричестве. Перед вами электрофизиологическая лаборатория университета, в ней за чашкой кофе спорят два представителя науки: электрофизиолог и скептик, который не хочет принять его теорию.
(Сцена)
Физиолог: Ты уже читал? Сенсация! Удалось показать наличие мембранного потенциала в живой клетке!
Скептик: Ни читать, ни писать я не буду! Во – первых, я там ничего не пойму, а во – вторых, ничего значительного не вижу в этих исследованиях: замерают эти биотоки, то в одной части тела, то в другой. А кто скажет, какое это имеет значение?
Физиолог: Погоди, мне известны такие случаи, что ты изменишь свое мнение.
Скептик: Вот как! Приведи примеры!
Физиолог: Для чего растениям нужен солнечный свет?
Скептик: Давай договоримся говорить по существу. Ответ на этот вопрос дала наука, изучающая жизнь растений.
Физиолог: Могу с тобой поспорить. Сегодня на этот вопрос отвечают иначе: солнечный свет нужен растениям для того, чтобы делать электрический мембранный потенциал, создавать аккумуляторы энергии.
Скептик: Ну, это ты хватил! Значит, разводи в комнате растения – и вот тебе источник электричества.
Физиолог: Зря иронизируешь про батарейку из растений. Я точно знаю некоторые данные о жизни гапофильных бактерий, обожающих соленую воду. В среде, где обитают эти пурпурные бактерии, профессор Стокениус из Калифорнии, при облучении их светом, обнаружил таинственное появление положительных зарядов. Другой ученый Пакер даже собрал из них батарейку. Электрическая лампа, подключенная к такой батарейке, горела целых 90 минут, а вся система сохраняла свою «боеспособность» в течении шести месяцев.
Скептик: Что–то неладное получается. По
www.ronl.ru
