Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2014 № 04

Управление подводной лодкой, ее боевыми и техническими средствами осуществлялось из главного командного пункта. Комплексная автоматизация обеспечивала решение задач применения оружия, сбора и обработки тактической информации, боевого маневрирования, воспроизведения внешней обстановки, кораблевождения, автоматического и дистанционного управления техническими средствами и движением. Трудности в техническом обслуживании этих субмарин и сокращение финансирования привели к окончанию карьеры этих кораблей.

Технические характеристики:

Классификация НАТО… Alfa

Длина корпуса… 81,4 м

Ширина корпуса… 10,0 м

Средняя осадка… 7,6 м

Водоизмещение надводное… 2280 т

Водоизмещение подводное… 3180 т

Скорость (надводная)… 14 узлов

Скорость под водой… до 41 узла

Рабочая глубина погружения… 320 м

Предельная глубина погружения… 450 м

Автономность плавания… 50 суток

Экипаж… 32 чел.

Вооружение: 6 торпедных аппаратов калибра 533 мм с боезапасом 20 торпед или 24 мины ПМР-1 и ПМР-2.

— Ты хороший кулинар?

— Да, я умею замечательно ставить чайник… В самом деле, трудно найти дело проще, чем нажать на кнопку электрического чайника.

Но анекдот анекдотом, а теперь вопросы более серьезные. Знаете ли вы, например, почему в закипающей воде сначала образуются пузырьки и откуда они берутся? Почему закипающий чайник сначала «бормочет»,

а потом начинает свистеть? Почему облачко пара, вырывающееся из него, достигает своего максимума, когда чайник выключают? Как, наконец, получается, что у закипающего чайника температура дна значительно меньше 100 °C?

Вот что по этому поводу пишет вполне серьезное научное издание Physics Of Fluids («Физика жидкостей»).

Начиная наблюдения над кипящей водой, американский физик Дж. Уокер прежде всего настоятельно советует не забывать, что кипяток опасен. Малейшая неосторожность — и ожог, как минимум, третьей степени вам обеспечен. Так что будьте осмотрительны и аккуратны, постарайтесь проводить свои наблюдения и опыты в то время, когда на кухне будет кто-нибудь из взрослых.

Начнем с наблюдений. Причем для их удобства возьмем не чайник, а кастрюлю, и лучше всего стеклянную, сквозь стенки и крышку которой все хорошо видно. Нальем в кастрюлю водопроводную воду и поставим на огонь газовой горелки или на электрическую конфорку. Накрывать крышкой не будем, опять-таки для удобства наблюдений.

Внимательно смотрите, что происходит. По мере нагревания воды на дне кастрюли появляются крошечные пузырьки газа. Откуда они? Это выделяются из воды растворенные в ней молекулы воздуха и собираются в крошечные пузырьки на дне кастрюли. Со временем каждый пузырек раздувается, его плавучесть увеличивается. В конце концов, пузырьки начинают всплывать на поверхность воды. Это первый признак того, что вода нагрелась.

Однако точки кипения она еще не достигла. Вода, соприкасающаяся с атмосферой при нормальном давлении (760 мм рт. ст., или 1 атм.), кипит при температуре около 100 °C. Так как вода на дне кастрюли не соприкасается с атмосферой, она остается жидкостью, даже если нагревается немного выше точки кипения. Однако, как известно, горячая вода несколько легче холодной, поэтому она поднимается вверх, а ее замещает более холодная вода. Поэтому, как показывают замеры электронным градусником, дно кастрюли холоднее 100 градусов.

Расчет показывает, что при кипении воды для парообразования необходима дополнительная энергия, порядка 80 % от того, что нужно, чтобы нагреть это количество воды от 0 до 100 градусов.

И вся эта энергия поступает через днище кастрюли или чайника. Соответственно дно остается относительно холодным.

Начальная фаза кипения отмечена отрывистыми звуками, гудением и иногда жужжанием. Вода как бы ворчит, оповещая окружающий мир о том, как ей не нравится нагреваться. Каждый раз, как пузырек пара поднимается в более холодную воду, он внезапно исчезает, потому что пар внутри него конденсируется. При каждом таком исчезновении возникает звуковая волна — хлопок, который вы и слышите.

Если вы продолжаете нагревать кастрюлю, шум пузырьков становится громче, а потом исчезает. Шум начинает смягчаться, когда вся вода достаточно горяча, чтобы пузырьки пара достигли поверхности, там они лопаются с легким всплеском. И вы отчетливо видите, что вода закипела.

Кривая кипения воды:

1— пузырчатое кипение; 2— изолированные пузырьки; 3— столбы и «куски» пара; 4— переходный режим кипения; 5— пленочное кипение.

Часто «чайниками» называют дилетантов — людей, ничего не смыслящих, например, в компьютерах или в автоделе. Мы же здесь поговорим о чайнике как таковом.

Известно ли вам, что чайник с плотно закрытой крышкой закипает быстрее, чем вовсе без нее? А знаете ли вы, почему так происходит?..

Правильно, плотно закрытая крышка не позволяет пару улетучиваться, унося с собой немалое количество тепла, и вода быстрее доходит до точки кипения. Особенно отчетливо этот эффект проявляется в скороварках. Их ведь так называют вовсе не случайно. В науке такие кастрюли, с герметично закрывающимися крышками и клапанами на крышке, называют автоклавами.

Кстати, вы можете провести несколько опытов, меняя количество воды в чайнике или скороварке и доводя жидкость до кипения с открытой и закрытой крышкой. В итоге у вас получится некий дневник наблюдений, который позволит вам точно знать, когда именно нужно пойти на кухню и выключить закипевший чайник.

А если вы пользуетесь электрокипятильником, который выключается сам, то поймете, когда он вскипит, если вы зальете в него 1 л воды, 1,5 или 2…

С кипящими чайниками связаны еще два эффекта, о которых мы сейчас и поговорим.

Во-первых, обращали ли вы внимание, что во время кипения воды в чайнике через все щели и неплотности вырывается определенное количество пара? Оно заметно увеличивается в первые мгновения после отключения пламени под чайником. Как это можно объяснить?

Вероятно, так происходит потому, что пламя создает вокруг чайника объем воздуха с высокой температурой, при которой пар не образует настолько крупных капель, чтобы быть очень заметным. После отключения пламени этот нагретый объем воздуха исчезает, и пар начинает сильнее конденсироваться до капель заметного размера, образуя как бы туман. Поэтому и кажется, что количество выходящего пара резко увеличивается в первые мгновения.

Второй эффект, который связан с кипящим чайником, это его свист. Многие современные чайники имеют на носиках особые пробки с дырочкой в центре. Вырывающийся через эту дырочку пар и издает свист.