Джирл Уокер - Новый физический фейерверк

А вот еще более смелое предложение. Предположим, что гигантскую «пьющую птицу» установили на мелководье у берегов Калифорнии. Веревками птица соединяется с зубчатыми колесами устройства на берегу. Непрерывно наклоняясь, птица макает клюв в воду, что заставляет колеса вращаться, а их движение преобразуется в электрическую энергию. Стая гигантских птиц, расположившихся вдоль береговой линии, может вырабатывать электроэнергию для целого штата.

Я решил не рекламировать эту идею после того, как один из моих сотрудников указал на таящуюся в ней опасность. На протяжении всей истории человечества люди боготворили источники энергии, такие как огонь и солнце. Угроза, исходящая из моего предложения, состояла в том, что могла вызвать появление культа поклонников «пьющих птиц». Выстроившись в ряд вдоль берега, они примутся кивать в унисон с птицами. Поскольку культов и так достаточно, я отказался от этой идеи.

Чтобы потратить меньше времени на приготовление в духовке куска свинины или крупной индейки, можно воткнуть в мясо снизу вверх и под углом тепловую трубку . Это приспособление состоит из полой запаянной трубки с пористой вставкой внутри. В трубку налито небольшое количество жидкости (например, воды). Нижний конец трубки — либо большой сплошной металлический цилиндр, либо кусок металла поменьше с несколькими ребрами. Кажется, что тепловая трубка устроена неправильно: непонятно, почему она внутри полая. Ведь она должна передавать тепло разогретой духовки внутрь мяса. Не лучше ли было бы для этой цели использовать сплошной металлический стержень?

Когда пекут картофель, многие хозяйки втыкают в клубни гв о здики (или металлические прутики), чтобы жар духовки попадал внутрь картофелин. Считается, что, поскольку металл проводит тепло гораздо лучше, чем картофель, воткнутый гвоздик позволит уменьшить время, необходимое для приготовления печеной картошки. Обычно на это требуется около часа. Почему же такие «картофельные колючки» позволяют уменьшить это время всего-то на несколько минут?

ОТВЕТ •Сплошной металлический стержень переносит тепло внутрь жарящегося куска мяса благодаря теплопроводности. Но это медленный процесс. Ускорить перенос тепла позволяет тепловая трубка. Когда мясо внутри еще холодное, тепловая трубка переносит тепло в несколько тысяч раз быстрее, чем сплошной металлический стержень того же размера.

Тепло передается быстро благодаря жидкости в трубке и устройству ее нижнего торчащего наружу конца. У него большая площадь поверхности, поэтому здесь интенсивно поглощается тепловая энергия, поступающая как от разогретого воздуха внутри духовки, так и благодаря тепловому излучению ее стенок. Постепенно жидкость внутри трубки превращается в пар, на что требуется большое количество энергии. Затем горячий пар поднимается по наклонной трубке в другой ее конец, где мясо холодное. Поскольку вокруг холодно, пар конденсируется, и при этом высвобождается тепловая энергия, затраченная на образование пара. Высвободившееся тепло расходится от трубки вглубь мяса. Одновременно конденсат спускается обратно в горячий конец либо по стенкам трубки, либо по пористой вставке. Когда жидкость вновь попадает в горячую часть трубки, она превращается в пар, и цикл повторяется. Поскольку в процессах парообразования и конденсации участвует большое количество тепловой энергии, передача тепла в мясо происходит существенно быстрее, чем за счет теплопроводности сплошного металлического стержня.

Обычным «картофельным колючкам» не удается существенно сократить время приготовления картошки, поскольку их торчащие наружу концы настолько малы, что очень медленно поглощают тепло от нагретой духовки. Если бы они были массивнее или на них были бы ребра, то скорее оправдали бы возлагаемые на них надежды.

Почему, когда вы принимаете горячий душ в прохладной ванной комнате, зеркало или оконное стекло запотевает ? Почему капельки жидкости сначала образуются в верхней части стекла? Почему стекло останется незапотевшим, если, перед тем как принимать душ, вы покроете его тонкой пленкой из мыла или моющего средства?

На зеркале можно оставить послание. Напишите его уголком куска мыла или обмакнув палец в любое другое моющее средство. Надпись будет почти не видна, пока вы не включите душ. Она проявится, как только стекло запотеет: покрытые мылом участки останутся чистыми.

Почему иногда на мостовой выступает вода, хотя дождя не было и вокруг везде сухо? Почему холодным зимним днем оконное стекло запотевает изнутри, а не снаружи? Из-за того, что в помещении влажность больше? Нет, обычно там влажность ниже. И поэтому у многих людей зимой возникает сухость кожи, а электростатические разряды чаще случаются зимой, а не летом.

ОТВЕТ •Количество водяного пара в воздухе обычно определяется как относительная влажность , соотнесенная с предельно допустимым количеством пара в воздухе, так называемым пределом насыщения . Например, относительная влажность 50% означает, что количество пара в воздухе равно половине предельного значения. Когда принимают горячий душ в закрытом помещении, относительная влажность может стать равной 100%. В этом случае какая-то часть пара, продолжающая поступать в воздух из душа, будет конденсироваться, образуя капли воды на различных поверхностях, включая зеркало.

Еще одна причина, по которой на зеркале образуются капли, связана с тем, что в более холодном воздухе предел насыщения ниже. Если зеркало холодное, а вы принимаете душ, очень влажный воздух около него охлаждается, предел насыщения понижается, и часть пара конденсируется на зеркале. Обычно горячий влажный воздух из душа заполняет верхнюю часть комнаты. Поэтому процесс конденсации пара на зеркале начинается сверху.

Хотя зеркало может казаться чистым, оно покрыто пылью и тонкими пленками грязи (например, это может быть жир, попавший на зеркало, по которому провели пальцем). Конденсирующиеся молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к грязи на зеркале. Взаимное притяжение заставляет их собираться в мельчайшие капельки, покрывающие зеркало и препятствующие четкому отражению.

Можно избежать образования мелких капелек, нанеся тонкий слой мыла на стекло. Мыло уменьшает поверхностное натяжение воды (оно определяется взаимным притяжением молекул воды), и поэтому вода тонким, равномерным слоем растекается по намыленному участку зеркала, где четкость отражения восстанавливается. Практически тот же эффект можно получить, проведя по зеркалу пальцем, смазанным моющим средством.