Чарльз Бойс - Мыльные пузыри

Заслуживает внимания вопрос, сколько газа необходимо для существования пузыря данного цвета или как мал может быть пузырь определенного цвета, поддерживаемый в воздухе светильным газом. Нетрудно при помощи несложных расчетов найти эту величину. Один кубический сантиметр воздуха весит 1,3 миллиграмма. Светильный газ весит около 2/3 веса того же объема воздуха, если только в нем не содержится слишком много водяного газа; таким образом, его подъемная сила составляет около 3/5 веса того же объема воздуха. Поэтому один кубический сантиметр будет поднимать 1,3 X 3/5 миллиграмма. Это составит 0,78 миллиграмма. Сферический пузырь содержит немного больше половины кубических сантиметров по сравнению с вмещающим его (описанным около него) кубом. Множителем для превращения объема куба в объем сферы с диаметром, равным стороне куба, является число 0,5236, немного больше 0,5; или объем шара в точности равен 2/3 объема вмещающего его (описанного около него) цилиндра. Поверхность шара в точности равна боковой поверхности цилиндра, а эта поверхность составляет 0,7854, или немного более 3/4 поверхности четырех граней описанного куба. Для примера предположим, что диаметр пузыря — один сантиметр: объем описанного куба составит один кубический сантиметр, а потому объем шара с диаметром в один сантиметр составит 0,5236 кубического сантиметра. Поверхность четырех граней односантиметрового куба составляет 4 квадратных сантиметра, а это число, умноженное на 0,7854, даст 3,1416 квадратного сантиметра, что представит собой поверхность односантиметрового шара. Возьмем пленку ярко-зеленого цвета, весящую 0,05 миллиграмма на квадратный сантиметр. Тогда наш зеленый односантиметровый пузырь будет содержать 0,05 X 3,1416 миллиграмма воды, т. е. 0,16 миллиграмма. Если его наполнить светильным газом, тогда подъемная сила газа составит 0,5236 X 0,78, или 0,4080 миллиграмма.

Это несколько меньше трехкратного веса пузыря. Если бы поэтому зеленый пузырь был выдут диаметром в одну треть сантиметра вместо одного сантиметра, тогда его поверхность, а следовательно, и вес были бы уменьшены в отношении 3 X 3: 1, тогда как количество газа, а следовательно, и его подъемная сила были бы уменьшены в отношении 3 X 3 X 3: 1. Поэтому пузырь яркого яблочно-зеленого цвета с диаметром в одну треть сантиметра, наполненный светильным газом, будет плавать в воздухе.

Кусок резины приблизительно такой толщины, как у резиновых воздушных шаров до их наполнения газом, нужно натянуть на деревянное или металлическое кольцо в 40–50 сантиметров диаметром и тщательно укрепить по краю при помощи нескольких оборотов проволоки. Проволока лучше будет удерживать края резиновой перепонки, если в кольце сделан желобок. Этот опыт в меньшем масштабе не удается.

Приготовить его нетрудно, взяв легкий стеклянный шарик сантиметров в 5 диаметром, например шарик из посеребренного стекла, какие употребляются в качестве елочных украшений, или же шарик пипетки, которым я пользовался. Надо пропустить через отверстия шарика проволоку толщиной около 1–2 миллиметров и прочно и непроницаемо для воды укрепить ее в этих отверстиях с помощью сургуча. На расстоянии 3–5 сантиметров от шарика к проволоке припаивается или, если это окажется слишком трудным, привязывается, или прикрепляется с помощью сургуча тонкая плоская проволочная сетка. Затем к нижнему концу привешивается кусок свинца, с которого соскабливается слой за слоем, пока сетка будет задерживаться поверхностным слоем воды. Указанные размеры и материалы не имеют существенного значения и могут быть заменены другими [8] Стеклянный шарик можно заменить пробкой, сквозь которую продевается проволока. — Ред. .

Надо взять кусок довольно густой медной сетки, у которой на протяжении сантиметра помещается около 8—10 проволок, и вырезать из нее круг около 20 сантиметров в диаметре [9] Можно и значительно меньше. . Эта сетка накладывается на основание цилиндрического куска дерева (или стакана) так, чтобы края ее выступали кругом на 2–3 сантиметра. Затем следует осторожно прижимать сетку кругом руками, придерживая ее вместе с тем плотно на основании цилиндра, пока весь край не будет отогнут по всему протяжению. Это нетрудно сделать, потому что проволока без труда поддается искривлению. Затем для того, чтобы сделать края полученного таким образом решета твердыми, нужно их обернуть по краю несколькими оборотами толстой проволоки. Эта проволока припаивается к сетке, но можно ограничиться и тщательным обматыванием.

Некоторое количество парафина или несколько парафиновых свечей лучшего качества расплавляется в чистой мелкой тарелке, но не на огне, что не безопасно, а на горячей плите. Когда парафин расплавится и станет прозрачным, как вода, в тарелку опускают приготовленную сетку и, когда она прогреется, быстро вынимают и одним или двумя ударами о стол стряхивают парафин, чтобы отверстия остались открытыми. Сито оставляют остыть в перевернутом виде, причем нужно тщательно оберегать его, чтобы парафин не был поцарапан или стерт. Лучше всего положить его в шкап таким образом, чтобы стекающий парафин не запачкал полки шкапа.

Наполнить такое сито водой или пустить его плавать по воде уже не представляет труда.

Следует приобрести в специальном магазине химическое стекло или в аптекарском магазине стеклянные трубки толщиной с гусиное перо. Если трубка слишком длинна, ее следует разрезать, что делается так: положив трубку на стол, на ней делают надрез трехгранным напильником; затем, взяв крепко трубку обеими руками близ сделанной царапины, — ее разламывают по направлению от себя, производя при этом растягивающее действие. Этим способом даже довольно толстые трубки разламываются ровно и легко. Чтобы изготовить из такой трубки более узкую, среднюю часть ее вносят в широкое и плоское пламя газового рожка или спиртовки. Трубку все время поворачивают для равномерности нагревания, пока она, наконец, не станет настолько мягкой, что ее трудно будет поддерживать в прямом виде. В этот момент трубку нетрудно согнуть под любым углом, но, если ее желательно растянуть, тогда ее оставляют еще на некоторое время в пламени, пока покрывающая среднюю ее часть копоть не потрескается и не сойдет. Затем трубка быстро вынимается, и оба конца ее растягиваются в противоположные стороны, причем из средней части образуется длинная узкая трубка. Ее можно сделать и тоньше и толще, регулируя пламя и способ растягивания; впрочем, никакие указания не дадут в этом деле так много, как самый небольшой практический опыт. Не следует ускорять охлаждение трубок дутьем, а тем более смачивать их. Чем уже трубки, тем выше поднимается в них чистая вода. Для подкрашивания воды нельзя пользоваться обыкновенными акварельными красками, так как они не растворяются в воде и засоряют трубки. Нужно взять небольшое количество вполне растворимой синей анилиновой краски. Полезно прибавить к ней немного уксуса.