Джирл Уокер - Новый физический фейерверк

Однако при более внимательном изучении поведения муравьев исследователи нашли более простое объяснение. Случайно попавший в коробку с электрическими переключателями муравей может закоротить цепь, прикоснувшись одновременно к двум оголенным проводам или к одному оголенному проводу и заземленному контакту. Этот муравей либо погибает, либо становится очень-очень сердитым (у огненных муравьев вообще скверный характер). Живой или мертвый, огненный муравей выделяет некое химическое вещество, вызывающее беспокойство у его собратьев, — те собираются вокруг него, и их тоже убивает током. В конце концов образуется так много мертвых муравьев, закорачивающих электрические цепи, что либо срабатывает предохранитель и тогда цепь разрывается, либо оборудование сгорает из-за слишком большого тока.

Почему когда вы оборачиваете пластиковой пищевой пленкой стеклянную или пластмассовую миску и прижимаете ее к ободку посуды, пленка не отлипает? И если даже перевернуть миску вверх дном, содержимое не выльется.

ОТВЕТ •Когда вы отматываете пленку с рулона, на поверхности пищевой пленки могут находиться заряженные области, появившиеся на ней в процессе производства. Области с избытком электронов заряжены отрицательно, а области с недостатком электронов — положительно. Участки пленки с противоположными знаками зарядов притягиваются друг к другу, и это одна из причин, по которым пищевая пленка заворачивается сама на себя или же обратно на рулон.

Когда пищевая пленка прижимается к ободку миски, заряд переходит с одной поверхности на другую — этот эффект называется контактной электризацией . Например, пищевая пленка может перетянуть на себя часть электронов с края миски, и этот край окажется положительно заряженным. Отрицательно заряженная пленка и положительно заряженный ободок будут притягивать друг друга.

Кроме того, между ободком и пленкой могут возникнуть межмолекулярные силы притяжения, называемые силами Ван-дер-Ваальса . Эти силы обязаны своим происхождением электрическому взаимодействию между молекулой на одной поверхности, у которой есть положительный и отрицательный заряды, и ближайшей молекулой на второй поверхности, у которой смещение зарядов вызвано взаимодействием с первой молекулой. Любая пара разделенных зарядов называется электрическим диполем , и диполи на двух поверхностях притягивают друг друга. Это притяжение, хотя и несильное, может удержать пленку на ободке или вызвать слипание разных участков пленки между собой.

Муха может прилипать к гладкой поверхности благодаря маслянистому секрету, приклеивающему ее лапки к потолку. Некоторые насекомые могут удерживаться на гладкой поверхности за счет присасывания. А как же гекконы? У них сухие лапки, и присосаться к стене они не могут. Однако геккон снует вверх-вниз по гладкой стене или запросто бегает по потолку. За счет чего гекконы прилипают к поверхности и так же быстро отлипают (иначе они не смогли бы передвигаться по этой поверхности)?

ОТВЕТ •На лапке геккона расположено около полумиллиона тонких выростов — щетинок . Каждая щетинка имеет сотни ответвлений с треугольным или листовидным расширением в виде лопаточки на конце. Когда геккон прижимает щетинку к стене, все лопаточки притягиваются к стене силами Ван-дер-Ваальса. Эти силы возникают, когда благодаря взаимодействию электрических зарядов слегка разнесенные положительные и отрицательные заряды на одной поверхности вызывают похожее разделение положительных и отрицательных зарядов на другой поверхности. Разделение зарядов есть не что иное, как образование электрических диполей, а диполи на двух поверхностях притягивают друг друга. Когда геккон прижимает лапку к стене, подобное взаимодействие возникает в миллионе или даже более точек. Хотя в каждой точке сила Ван-дер-Ваальса слаба, сумма всех сил, действующих на лапку геккона, достаточна, чтобы удержать его на стене. Даже если стена имеет микроскопические неровности, каждая щетинка выставляет достаточное количество лопаточек, чтобы геккон удержался на ней.

Каждая лопаточка щетинки прикладывается к стене под углом, и она прилипает к ее поверхности, только если угол достаточно мал. Чтобы побежать по стене, геккон должен освободить лапку, для чего он оттягивает щетинки, увеличивая угол между лопаточками на их концах и стеной; лопаточки одна за другой отрываются и освобождают щетинки.

Существуют разные рецепты приготовления этого лакомства, но принцип всегда один. Сначала нужно взбить яичные белки, чтобы они слегка загустели. Затем вбить туда немного сахара. После этого смесь нужно выложить на торт и запечь.

Почему даже небольшое количество желтка может испортить меренги? Почему взбивается белок и почему он густеет при взбивании? Почему, если взбивать слишком долго, меренги могут осесть?

ОТВЕТ •Яичный белок состоит из протеинов нескольких типов — огромных молекул со сложной трехмерной структурой, свернутых в клубки. Взбивать яичный белок нужно, в частности, для того, чтобы слегка распутать эти молекулы, расцепив внутренние более слабые центры притяжения. Более слабые связи включают ионные связи (когда заряды противоположных знаков притягивают друг друга), вандерваальсовы связи (когда разделенные положительные и отрицательные заряды в одной части молекулы притягивают разделенные положительные и отрицательные заряды, расположенные по соседству) и водородные связи (когда водород действует как посредник, удерживающий два атома вместе). Как только протеины распутаются, они соединятся друг с другом и образуют сетку.

Кроме того, взбивать яичный белок нужно и для того, чтобы в образовавшуюся сетку захватить кислород. А яичный желток испортит безе, поскольку желток слишком тяжелый и вязкий и помешает проникновению достаточного количества кислорода в белки. Хозяйка старается, чтобы перед тем как поставить торт с меренгами в духовку, в меренгах оказалось как можно больше воздушных пузырьков. Тогда при нагревании пузырьки расширятся и десерт будет воздушным. Если белок взбит правильно, пузырьки воздуха удерживаются тонкими пленками воды, заполняющими ячейки белковой сетки. Эти пленки будут растягиваться при расширении воздушных пузырьков, удерживая воздух в меренге. Однако если взбивать белок слишком долго, вода отделится от протеинов и сетка станет слишком жесткой (со слишком сильно связанными ячейками) и не сможет достаточно расшириться в печи при нагревании. Тогда воздушные пузырьки просто лопнут и, к ужасу хозяйки, безе опадет. Опытная хозяйка, чтобы не взбить яичные белки слишком сильно, остановится в тот момент, когда белковая масса начнет терять свой блеск и в ней того и гляди начнут образовываться капельки воды.