Жидкость для электронных сигарет. Виды и особенности. Азбука вейпинга: общая информация о жидкости для электронных сигарет
Форма жидких тел может полностью или отчасти определяться тем, что их поверхность ведёт себя как упругая мембрана. Так, вода может собираться в капли. Но жидкость способна течь даже под своей неподвижной поверхностью, и это тоже означает несохранение формы (внутренних частей жидкого тела).
Как правило, вещество в жидком состоянии имеет только одну модификацию. (Наиболее важные исключения - это квантовые жидкости и жидкие кристаллы .) Поэтому в большинстве случаев жидкость является не только агрегатным состоянием, но и термодинамической фазой (жидкая фаза).
Все жидкости принято делить на чистые жидкости и смеси . Некоторые смеси жидкостей имеют большое значение для жизни: кровь , морская вода и др. Жидкости могут выполнять функцию растворителей .
Физические свойства жидкостей
- Текучесть
Основным свойством жидкостей является текучесть. Если к участку жидкости, находящейся в равновесии, приложить внешнюю силу , то возникает поток частиц жидкости в том направлении, в котором эта сила приложена: жидкость течёт. Таким образом, под действием неуравновешенных внешних сил жидкость не сохраняет форму и относительное расположение частей, и поэтому принимает форму сосуда, в котором находится.
В отличие от пластичных твёрдых тел, жидкость не имеет предела текучести : достаточно приложить сколь угодно малую внешнюю силу, чтобы жидкость потекла.
- Сохранение объёма
Одним из характерных свойств жидкости является то, что она имеет определённый объём (при неизменных внешних условиях). Жидкость чрезвычайно трудно сжать механически, поскольку, в отличие от газа , между молекулами очень мало свободного пространства. Давление, производимое на жидкость, заключенную в сосуд, передаётся без изменения в каждую точку объёма этой жидкости (закон Паскаля , справедлив также и для газов). Эта особенность, наряду с очень малой сжимаемостью, используется в гидравлических машинах.
Жидкости обычно увеличивают объём (расширяются) при нагревании и уменьшают объём (сжимаются) при охлаждении. Впрочем, встречаются и исключения, например, вода сжимается при нагревании, при нормальном давлении и температуре от 0 °C до приблизительно 4 °C.
- Вязкость
Кроме того, жидкости (как и газы) характеризуются вязкостью . Она определяется как способность оказывать сопротивление перемещению одной из частей относительно другой - то есть как внутреннее трение.
Когда соседние слои жидкости движутся относительно друг друга, неизбежно происходит столкновение молекул дополнительно к тому, которое обусловлено тепловым движением . Возникают силы, затормаживающие упорядоченное движение. При этом кинетическая энергия упорядоченного движения переходит в тепловую - энергию хаотического движения молекул.
Жидкость в сосуде, приведённая в движение и предоставленная самой себе, постепенно остановится, но её температура повысится.
- Образование свободной поверхности и поверхностное натяжение
Из-за сохранения объёма жидкость способна образовывать свободную поверхность. Такая поверхность является поверхностью раздела фаз данного вещества: по одну сторону находится жидкая фаза, по другую - газообразная (пар), и, возможно, другие газы, например, воздух.
Если жидкая и газообразная фазы одного и того же вещества соприкасаются, возникают силы, которые стремятся уменьшить площадь поверхности раздела - силы поверхностного натяжения. Поверхность раздела ведёт себя как упругая мембрана, которая стремится стянуться.
Поверхностное натяжение может быть объяснено притяжением между молекулами жидкости. Каждая молекула притягивает другие молекулы, стремится «окружить» себя ими, а значит, уйти с поверхности. Соответственно, поверхность стремится уменьшиться.
Поэтому мыльные пузыри и пузыри при кипении стремятся принять сферическую форму: при данном объёме минимальной поверхностью обладает шар. Если на жидкость действуют только силы поверхностного натяжения, она обязательно примет сферическую форму - например, капли воды в невесомости.
Маленькие объекты с плотностью, большей плотности жидкости, способны «плавать» на поверхности жидкости, так как сила тяготения меньше силы, препятствующей увеличению площади поверхности. (См. Поверхностное натяжение .)
- Испарение и конденсация
Водяной пар, содержащийся в воздухе, конденсируется в жидкость после соприкосновения с холодной поверхностью бутылки.
- Диффузия
При нахождении в сосуде двух смешиваемых жидкостей молекулы в результате теплового движения начинают постепенно проходить через поверхность раздела, и таким образом жидкости постепенно смешиваются. Это явление называется диффузией (происходит также и в веществах, находящихся в других агрегатных состояниях).
- Перегрев и переохлаждение
Жидкость можно нагреть выше точки кипения таким образом, что кипения не происходит. Для этого необходим равномерный нагрев, без значительных перепадов температуры в пределах объёма и без механических воздействий, таких, как вибрация. Если в перегретую жидкость бросить что-либо, она мгновенно вскипает. Перегретую воду легко получить в микроволновой печи .
Переохлаждение - охлаждение жидкости ниже точки замерзания без превращения в твёрдое агрегатное состояние . Как и для перегрева, для переохлаждения необходимо отсутствие вибрации и значительных перепадов температуры.
- Волны плотности
Хотя жидкость чрезвычайно трудно сжать, тем не менее, при изменении давления её объем и плотность всё же меняются. Это происходит не мгновенно; так, если сжимается один участок, то на другие участки такое сжатие передаётся с запаздыванием. Это означает, что внутри жидкости способны распространяться упругие волны , более конкретно, волны плотности. Вместе с плотностью меняются и другие физические величины, например, температура.
Если при распространении волны́ плотность меняется достаточно слабо, такая волна называется звуковой волной, или звуком .
Если плотность меняется достаточно сильно, то такая волна называется ударной волной . Ударная волна описывается другими уравнениями.
Волны плотности в жидкости являются продольными, то есть плотность меняется вдоль направления распространения волны. Поперечные упругие волны в жидкости отсутствуют из-за несохранения формы.
Упругие волны в жидкости со временем затухают, их энергия постепенно переходит в тепловую энергию. Причины затухания - вязкость, «классическое поглощение», молекулярная релаксация и другие. При этом работает так называемая вторая, или объёмная вязкость - внутреннее трение при изменении плотности. Ударная волна в результате затухания через какое-то время переходит в звуковую.
Упругие волны в жидкости подвержены также рассеянию на неоднородностях, возникающих в результате хаотического теплового движения молекул.
- Волны на поверхности
Волны на поверхности воды
Если сместить участок поверхность жидкости от положения равновесия, то под действием возвращающих сил поверхность начинает двигаться обратно к равновесному положению. Это движение, однако, не останавливается, а превращается в колебательное движение около равновесного положения и распространяется на другие участки. Так возникают волны на поверхности жидкости .
Если возвращающая сила - это преимущественно силы тяжести, то такие волны называются гравитационными волнами (не путать с волнами гравитации). Гравитационные волны на воде можно видеть повсеместно.
Если возвращающая сила - это преимущественно сила поверхностного натяжения, то такие волны называются капиллярными.
Если эти силы сопоставимы, такие волны называются капиллярно-гравитационными.
Волны на поверхности жидкости затухают под действием вязкости и других факторов.
- Сосуществование с другими фазами
Формально говоря, для равновесного сосуществования жидкой фазы с другими фазами того же вещества - газообразной или кристаллической - нужны строго определённые условия. Так, при данном давлении нужна строго определённая температура. Тем не менее, в природе и в технике повсеместно жидкость сосуществует с паром, или также и с твёрдым агрегатным состоянием - например, вода с водяным паром и часто со льдом (если считать пар отдельной фазой, присутствующей наряду с воздухом). Это объясняется следующими причинами.
Неравновесное состояние. Для испарения жидкости нужно время, пока жидкость не испарилась полностью, она сосуществует с паром. В природе постоянно происходит испарение воды, также как и обратный процесс - конденсация.
Замкнутый объём. Жидкость в закрытом сосуде начинает испаряться, но поскольку объём ограничен, давление пара повышается, он становится насыщенным ещё до полного испарения жидкости, если её количество было достаточно велико. При достижении состояния насыщения количество испаряемой жидкости равно количеству конденсируемой жидкости, система приходит в равновесие. Таким образом, в ограниченном объёме могут установиться условия, необходимые для равновесного сосуществования жидкости и пара.
Присутствие атмосферы в условиях земной гравитации. На жидкость действует атмосферное давление (воздух и пар), тогда как для пара должно учитываться практически только его парциальное давление . Поэтому жидкости и пару над её поверхностью соответствуют разные точки на фазовой диаграмме, в области существования жидкой фазы и в области существования газообразной соответственно. Это не отменяет испарения, но на испарение нужно время, в течение которого обе фазы сосуществуют. Без этого условия жидкости вскипали бы и испарялись очень быстро.
Теория
Механика
Изучению движения и механического равновесия жидкостей и газов и их взаимодействию между собой и с твёрдыми телами посвящён раздел механики - гидроаэромеханика (часто называется также гидродинамикой). Гидроаэромеханика - часть более общей отрасли механики, механики сплошной среды .
Гидромеханика - это раздел гидроаэромеханики, в котором рассматриваются несжимаемые жидкости. Поскольку сжимаемость жидкостей очень мала, во многих случаях ей можно пренебречь. Изучению сжимаемых жидкостей и газов посвящена газовая динамика .
Гидромеханика подразделяется на гидростатику , в которой изучают равновесие несжимаемых жидкостей, и гидродинамику (в узком смысле), в которой изучают их движение.
Движение электропроводных и магнитных жидкостей изучается в магнитной гидродинамике . Для решения прикладных задач применяется гидравлика .
Основной закон гидростатики - закон Паскаля .
Движение вязкой жидкости описывается уравнением Навье-Стокса , в котором возможен и учёт сжимаемости.
2. Жидкости из двухатомных молекул, состоящих из одинаковых атомов (жидкий водород , жидкий азот). Такие молекулы обладают квадрупольным моментом .
4. Жидкости, состоящие из полярных молекул, связанных диполь-дипольным взаимодействием (жидкий бромоводород).
5. Ассоциированные жидкости, или жидкости с водородными связями (вода , глицерин).
6. Жидкости, состоящие из больших молекул, для которых существенны внутренние степени свободы .
Жидкости первых двух групп (иногда трёх) обычно называют простыми. Простые жидкости изучены лучше других, из непростых жидкостей наиболее хорошо изучена вода. В эту классификацию не входят квантовые жидкости и жидкие кристаллы , которые представляют собой особые случаи и должны рассматриваться отдельно.
В гидродинамике жидкости делятся на ньютоновские и неньютоновские . Течение ньютоновской жидкости подчиняется закону вязкости Ньютона , то есть касательное напряжение и градиент скорости линейно зависимы . Коэффициент пропорциональности между этими величинами известен как вязкость . У неньютоновской жидкости вязкость зависит от градиента скорости.
Статистическая теория
Наиболее успешно структура и термодинамические свойства жидкостей исследуются с помощью уравнения Перкуса-Йевика.
Если воспользоваться моделью твёрдых шаров, то есть считать молекулы жидкости шарами с диаметром , то уравнение Перкуса-Йевика можно решить аналитически и получить уравнение состояния жидкости:
Где - число частиц в единице объёма, - безразмерная плотность. При малых плотностях это уравнение переходит в уравнение состояния идеального газа : . Для предельно больших плотностей, , получается уравнение состояния несжимаемой жидкости: .
Модель твёрдых шаров не учитывает притяжение между молекулами, поэтому в ней отсутствует резкий переход между жидкостью и газом при изменении внешних условий.
Если нужно получить более точные результаты, то наилучшее описание структуры и свойств жидкости достигается с помощью теории возмущений . В этом случае модель твёрдых шаров считается нулевым приближением, а силы притяжения между молекулами считаются возмущением и дают поправки.
Кластерная теория
Одной из современных теорий служит «Кластерная теория» . В её основе заключена идея, что жидкость представляется как сочетание твёрдого тела и газа. При этом частицы твёрдой фазы (кристаллы, двигающиеся на короткие расстояния) располагаются в облаке газа, образуя кластерную структуру . Энергия частиц отвечает распределению Больцмана , средняя энергия системы при этом остаётся постоянной (при условии её изолированности). Медленные частицы сталкиваются с кластерами и становятся их частью. Так непрерывно изменяется конфигурация кластеров, система находится в состоянии динамического равновесия. При создании внешнего воздействия система будет вести себя согласно принципу Ле Шателье . Таким образом, легко объяснить фазовое превращение:
- При нагревании система постепенно превратится в газ (кипение)
- При охлаждении система постепенно превратится в твёрдое тело (замерзание).
| В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. |
Сегодня у нас 14.10.2017, а значит через несколько часов на Первом канале будет идти «Кто хочет стать миллионером?». Здесь вы можете узнать все ответы в сегодняшней игре.
В ретортув бурдюкв анкерокв тубус
Правыльний ответ: в ТУБУС
Ответы людей:
Чтобы на этот вопрос ответить правильно, нужно знать, что же такое реторта, бурдюк, анкерок и тубус. Так вот, не предназначен для наливания жидкостей тубус, так как тубус - это приспособление для переноски чертежей.
Правильный ответ: ТУБУС.
Жидкость при желании налить можно во что угодно, другой вопрос, надолго ли она там задержится. Нам даны четыре варианта ответов, и что означают некоторые из них (анкерок, реторта) я даже и не знаю. В бурдюк точно наливают жидкость. Остается три ответа. Тубус - это такая штуковина, куда кладут различные чертежи, карты и прочее, но это не означает, что в него не наливают жидкость, может быть, бывают различные тубусы, различного предназначения. Реторта - это, по-моему, часть...
0 0
Программа «Кто хочет стать миллионером?»
Все вопросы и ответы:
Леонид Якубович и Александр Розенбаум
Несгораемая сумма: 200 000 рублей.
1. Как называют водителя, совершающего поездки на большие расстояния?
· стрелок
· бомбардир
· дальнобойщик
· снайпер
2. Какой эффект, как говорят, производит покупка дорогой вещи?
· щёлкает по барсетке
· бьёт по карману
· стреляет по кошельку
· шлёпает по кредитке
3. Как зовут поросёнка, героя популярного мультфильма?
· Франтик
4. Как заканчивался лозунг эпохи социализма: «Нынешнее поколение советских людей будет жить…»?
· не тужить
· долго и счастливо
· при коммунизме
· на Марсе
5. На что, согласно законам физики, действует подъёмная сила?
0 0
Этот простой опыт можно провести прямо у себя на кухне. Он замечательно демонстрирует поведение так называемых "несмешивающихся жидкостей", заключенных в одном объёме.
Описание опыта
В один стакан мы налили обычную подкрашенную воду, в другой - подсолнечное масло. Используя пластиковую карту, мы установили один стакан поверх другого. При этом верхний стакан (с водой), мы перевернули. Таким образом у нас получилась система: снизу - масло, сверху - вода, а между ними - пластиковая карточка, которая "разделила" эти жидкости. Но что будет, если мы уберём пластиковую карточку? Может жидкости останутся на своих местах? А может начнут смешиваться?
Убираем карточку. Жидкости начали меняться местами: вода стала заполнять нижний стакан, а масло устремилось вверх, на место воды! Вот таким эффектным образом жидкости поменялись местами. При этом, наши жидкости не смешались, т.е. осталась видна чёткая граница, разделяющая масло и воду.
Почему это...
0 0
Всего ответов: 773
Статистика
Онлайн всего: 4
Пользователей: 1
Свойства жидкостей и газов Задача о двух кофейниках
Перед вами (рис. 51) два кофейника одинаковой ширины: один высокий, другой – низкий. Какой из них вместительнее?
Многие, вероятно, не подумав, скажут, что высокий кофейник вместительнее низкого. Если бы вы, однако, стали лить жидкость в высокий кофейник, вы смогли бы налить его только до уровня отверстия его носика – дальше вода начнет выливаться. А так как отверстия носика у обоих кофейников на одной высоте, то низкий кофейник оказывается столь же вместительным, как и высокий с коротким носиком.
Это и понятно: в кофейнике и в трубке носика, как во всяких сообщающихся сосудах, жидкость должна стоять на одинаковом уровне, несмотря на то, что жидкость в носике весит гораздо меньше, чем в...
0 0
Глава пятая. СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
Задача о двух кофейниках
Перед вами (рис. 51) два кофейника одинаковой ширины: один высокий, другой - низкий. Какой из них вместительнее?
Рис. 51. В какой из этих кофейников можно налить больше жидкости?
Многие, вероятно, не подумав, скажут, что высокий кофейник вместительнее низкого. Если бы вы, однако, стали лить жидкость в высокий кофейник, вы смогли бы налить его только до уровня отверстия его носика - дальше вода начнет выливаться. А так как отверстия носика у обоих кофейников на одной высоте, то низкий кофейник оказывается столь же вместительным, как и высокий с коротким носиком.
Это и понятно: в кофейнике и в трубке носика, как во всяких сообщающихся сосудах, жидкость должна стоять на одинаковом уровне, несмотря на то, что жидкость в носике весит гораздо меньше, чем в остальной части кофейника. Если же носик недостаточно высок, вы никак не нальете кофейник доверху: вода будет выливаться. Обычно...
0 0
Жи дкость - одно из агрегатных состояний вещества. Основным свойством жидкости, отличающим её от других агрегатных состояний, является способность неограниченно менять форму под действием касательных механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём.
Общая информация
Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое.
Форма жидких тел может полностью или отчасти определяться тем, что их поверхность ведёт себя как упругая мембрана. Так, вода может собираться в капли. Но жидкость способна течь даже под своей неподвижной поверхностью, и это тоже означает несохранение формы (внутренних частей жидкого тела).
Молекулы жидкости не имеют определённого положения, но в то же время им недоступна полная свобода перемещений. Между ними существует притяжение, достаточно сильное, чтобы удержать их на близком...
0 0
ЖИДКОСТЬ одно из агрегатных состояний вещества (см. ГАЗ; ПЛАЗМА; ТВЕРДОЕ ТЕЛО), она занимает как бы промежуточное положение между кристаллическим твердым телом, отличающимся полной упорядоченностью в расположении образующих его частиц (ионов, атомов, молекул) и газом, молекулы которого находятся в состоянии хаотического (беспорядочного) движения.
С жидким состоянием вещества человек встречается на каждом шагу. Прежде всего, это конечно вода, необычная по ряду своих свойств жидкость, так необходимая в повседневной жизни. Это и различные жидкости неорганического и органического происхождения (кислоты, спирты, продукты переработки нефти и т.п.). Наконец, это ртуть удивительная тяжелая жидкость блестящего цвета, похожая на расплавленный металл. При нагревании до достаточно высоких температур твердые тела расплавляются и переходят в жидкое состояние. Для кристаллических твердых тел такой переход происходит скачком при вполне определенной для данного вещества температуре, называемой...
0 0
В двух предыдущих параграфах мы рассмотрели строение и свойства твёрдых тел – кристаллических и аморфных. Перейдём теперь к изучению строения и свойств жидкостей.
Характерным признаком жидкости является текучесть – способность изменять форму за малое время под действием даже малых сил. Благодаря этому жидкости льются струями, текут ручьями, принимают форму сосуда, в который их нальют.
Способность изменять форму у разных жидкостей выражена по-разному. Взгляните на рисунок. Под действием примерно равных сил тяжести мёду требуется больше времени, чтобы изменить свою форму, чем воде. Поэтому говорят, что эти вещества обладают неодинаковой вязкостью: у мёда она больше, чем у воды. Это объясняется неодинаково сложным строением молекул воды и мёда. Вода состоит из молекул, которые напоминают шарики с бугорками, а мёд состоит из молекул, похожих на ветви дерева. Поэтому при движении мёда «ветви» его молекул зацепляются друг за друга, придавая ему большую вязкость, чем...
0 0
Главное свойство жидкостей, отличающее их от других агрегатных состояний вещества, - это способность как угодно менять форму, сохраняя при этом объем.
Жидкость принимает форму любого сосуда, в который ее наливают, или растекается по поверхности тонким слоем. Но действительно ли жидкость не имеет собственной формы? Оказывается, это не так. Естественная форма всякой жидкости - шар, но сила тяжести постоянно мешает ей принимать эту форму. Если поместить жидкость в сосуд с другой жидкостью, имеющей такую же плотность, она, согласно закону Архимеда, как бы «утратит» свою массу и примет свою естественную шарообразную форму.
Что же заставляет жидкость превращаться в шар? На поверхности жидкостей возникает особое явление - поверхностное натяжение. Каждая молекула вещества притягивает другие молекулы, как бы «окружает» себя ими. Благодаря этому поверхность жидкости, граничащая с другой средой -
например, с воздухом, стремится уменьшиться. А как известно, наименьшей...
0 0
10
Дык у Хемистера на сайте был же рецепт толи 4 толи 5 несмешивающихся, можете ещё светофор для пешеходов добавить
А почему бы не сделать проще? Если вода не смешивается с ССl4, то можно сделать слои "вода/ССl4/вода" !!! Краситель для воды подобрать не сложно (пищевые красители продаются в продмагах или на рынке), для ССl4 наверное подойдут спирторастворимые индикаторы/красители. Вот только вопрос о мигрировании между средами остается открытым...
А "цветоносители" обязательно должны быть жидкостями? Мне, например, приходит в голову сделать ц мерном цилиндре светофор из... мыла ручной работы))) Смешиваешь основу для мыла с пигментом (между слоями мыла он не мигрирует), наливаешь в цилиндр один слой мыла (предварительно разогрев его в микроволновке и смешав с пигментом), он остывает минут за 5, потом следующий, затем третий... Хочешь, пришлю тебе основу для мыла (прозрачную или белую) и пигменты!
Из-за закона Архимеда,...
0 0
11
Мы привыкли думать, что жидкости не имеют никакой собственной формы. Это неверно. Естественная форма всякой жидкости – шар. Обычно сила тяжести мешает жидкости принимать эту форму, и жидкость либо растекается тонким слоем, если разлита без сосуда, либо же принимает форму сосуда, если налита в него. Находясь внутри другой жидкости такого же удельного веса, жидкость по закону Архимеда “теряет” свой вес: она словно ничего не весит, тяжесть на нее не действует – и тогда жидкость принимает свою естественную, шарообразную форму.
Прованское масло плавает в воде, но тонет в спирте. Можно поэтому приготовить такую смесь из воды и спирта, в которой масло не тонет и не всплывает. Введя в эту смесь немного масла посредством шприца, мы увидим странную вещь: масло собирается в большую круглую каплю, которая не вплывает и не тонет, а висит неподвижно [Чтобы форма шара не казалась искаженной, нужно производить опыт в сосуде с плоскими стенками (или в сосуде любой формы, но поставленном...
0 0
Узнайте, какой жидкости в вашем рационе должно быть больше: воды или любых других напитков.
Содержание статьи:
Сегодня вы узнаете не только ответ на вопрос, пить воду или любую жидкость, также мы определимся с количеством этой субстанции, необходимой для нормальной работы организма. Если спросить у людей, сколько воды необходимо употреблять в сутки, то ответ будет - 2–4 литра. Чаще всего речь идёт о чистой воде без учета различных напитков.
Наверняка вы читали, что благодаря употреблению этого количества жидкости ускоряется метаболизм, утилизируются токсины и соли, а также человек может быстро избавиться от лишнего веса. Для многих это утверждение стало аксиомой, но вы должны помнить о том, что организм каждого человека уникален. Даже обычная вода в больших количествах может стать причиной летального исхода.
Как это не странно прозвучит, но данный вопрос сегодня стал достаточно актуальным. Во многом это связано с коммерциализацией всего и вся в современном мире. В супермаркетах сейчас можно найти бутилированную питьевую воду от большого количества производителей. Вполне очевидно, что они хотят любым способом увеличить свои доходы, а для этого необходимо продавать больше товара.
Вы не задумывались о том, что рекомендации употреблять на протяжении дня определенное количество воды могут быть простым маркетинговым шагом? Мы не пытаемся оспорить тот факт, что поддерживать жидкостный баланс необходимо и без этого организм не сможет нормально работать. Но покажите животное, которое пьет про запас, исключая верблюдов. Большинство живых существ употребляет воду лишь для утоления жажды.
Приготовьтесь к тому, что ответить на вопрос, пить воду или любую жидкость, будет не так легко, как может показаться. За последних несколько десятилетий мы столкнулись с большим количеством утверждений, ставших аксиомой, например:
- Подсолнечное масло полезнее для организма в сравнении со сливочным.
Более того, мы не просто стали приобретать различные продукты, но и твердо верим в их пользу для организма. Если говорить о воде, ведь именно она является основной темой нашего разговора, то мы пьем на протяжении дня ее литрами, причем кипяченую воду считаем мертвой и вредной. В результате почки активно работают и утилизируют токсины, как думает большое количество людей. Но они забывают, что это приводит и к вымыванию различных полезных веществ, например, витаминов и минералов. Давайте подробно разберемся с вопросом, пить воду или любую жидкость?
Какую ценность для организма представляет вода?
Ниже мы расскажем о различных функциях воды, выполняемых ею в нашем организме. Однако наибольший интерес эта субстанция представляет с точки зрения строения ее молекул. В жидком состоянии они максимально приближены друг к другу, так как атом кислорода притягивает к себе электроны атомов водорода. В результате молекула приобретает V-образную вид.
Хотя сама молекула является электрически нейтральной, она обладает положительным и отрицательным зарядом, разделенными пространством. Такая уникальная биполярная структура позволяет создавать электростатическое притяжение, называемое также водородной связью. Благодаря своей биполярности, вода обладает способностью растворять и сохранять в себе различные вещества, обладающие одной общей чертой - они имеют определенный заряд и валентность.
Скажем, ион кальция обладает положительным зарядом и если он встречается с отрицательным полюсом молекулы воды, происходит его растворение. Аналогичным образом ситуация обстоит и с другими веществами, частицы которых обладают электрическим зарядом. Все это говорит о том, что благодаря биполярной молекуле, вода способна создавать в организме электролиты, без которых невозможны различные обменные и нервные процессы.
Вы уже поняли, что основная ценность воды для организма заключается в уникальной структуре ее молекул. Однако мы обещали рассказать о положительных эффектах данной субстанции на человека:
- Регулирование температуры тела.
- Увлажнение слизистых носа, глаз и рта.
- Защита внутренних органов и тканей организма.
- Замедление процессов старения.
- Снижение нагрузки на печень и почки благодаря утилизации токсинов.
- Смазывает элементы суставно-связочного аппарата.
- Растворяет микронутриенты.
- Насыщает клеточные структуры тела питательными элементами и кислородом.
Как узнать, когда необходимо пить воду?
Безусловно, вода имеет огромное значение для бесперебойного функционирования организма, в чем вы смогли убедиться, ознакомившись с её функциями. Однако возникает справедливый вопрос, как узнать, когда необходимо употреблять воду. Ответ на него очень прост - если вы почувствовали жажду. Именно это чувство является сигналом нашего организма о том, что запасы жидкости необходимо пополнить.
Все живые существа на планете поступают именно так, кроме людей. Здесь мы снова возвращаемся к вопросу маркетинга крупных компаний. Расход воды организмом зависит от возраста и чем человек моложе, тем больше ему необходимо пить. Это связано с тем, что в преклонном возрасте метаболические процессы замедляются и вода расходуется не так активно.
Вот основные признаки обезвоживания, которые часто встречаются у пожилых людей:
- Появляется ощущение сухости во рту.
- Кожный покров становится сухим.
- Человек испытывает сильную жажду.
- Сухость в глазах.
- Появляются болевые ощущения в суставах.
- Уменьшается мускульная масса.
- Частое чувство сонливости и повышенная усталость.
- Появились проблемы с работой пищеварительной системы.
- Часто возникает чувство голода.
- Бесцветная урина.
- Мерзнут конечности.
- Снизилась температура тела.
- Появились головные боли и мигрень.
- Мускульные спазмы.
- Нарушился режим сна.
- Появились отеки.
- Высокая раздражительность.
Пить воду или любую жидкость - что полезнее для организма?
Давайте разберёмся с главным вопросом данной статью - пить воду или любую жидкость? В первую очередь она должна быть чистой. В городских условиях предпочтение следует отдать бутилированной негазированной воде или очищенной с помощью систем фильтрации. Самой полезной для организма является вода, поступающая с сырыми плодами и их отваром.
Она не только обогащена питательными веществами, но и усваивается в короткие сроки. Благодаря микронутриентам, входящим в состав такой воды, транспортные белковые соединения быстро доставят ее в клеточные структуры. Кроме этого отметим, что подобная вода обладает отрицательным зарядом. А сейчас рассмотрим основные мифы, связанные с употребление воды.
Миф №1 - вода бывает живой и мёртвой
Достаточно часто можно слышать, что употреблять необходимо только сырую воду. Ученые доказали, что в процессе кипячения субстанция не теряет своих свойств и структура молекул не изменяется. Таким образом, можно смело говорить, что кипяченая вода представляет дл организма ту же ценность, что и сырая. Также нас часто пугают наличием дейтерия и солей тяжелых металлов в кипяченой воде. Однако дейтерий просто не усваивается организмом, а тяжелые металлы опасны в любом случае.
Миф №2 - талая вода увеличивает продолжительность жизни
Сегодня очень часто в сети говорят о необходимости употребления талой воды, которая получается из предварительно замороженной водопроводной. Полезной считается талая ледниковая вода, в которой содержатся различные полезные вещества. Если вы будете замораживать водопроводную воду и употреблять ее после оттаивания, то никаких преимуществ не получите. Приготовленная таким образом вода, является полным аналогом полученной с помощью фильтрационных систем.
Миф №3 - структурированная вода обладает целебными свойствами
Об этом часто пишут в различной литературе. Красочно расписывая предположительные свойства структурированной воды. Напомним, что это понятие означает воду, образованную молекулами, расположенными в определенном порядке. Однако на практике, никакие положительные эффекты от ее употребления получены не будут. Это связано в первую очередь с тем, что молекулы структурированной воды не отличаются высокой стойкостью и разрушаются во время движения по пищеварительному тракту.
Как правильно пить воду?
Наверняка вы слышали, что воду следует пить с утра и желательно теплую для очистки организма. Однако более вероятная польза заключается в простом восполнении запасов жидкости после сна. Также говорят о необходимости употребления воды перед приемом пищи. С этим можно согласиться, но дело не в ускорении процессов производства желудочного сока. Для этого организму требуется много энергии и времени. Если вы выпьете воду минут за 30 до начала трапезы, то на производство желудочного сока это не повлияет.
А вот запрет на употребление жидкости поле трапезы выглядит весьма сомнительным. Такие рекомендации могут давать люди, которые совершенно не знакомы со строением желудка. Стенки органа оснащены аналогами трубок, по которым вода быстро транспортируется из желудка и при этом не смешивается с пищей. Более того, польза употребления жидкости после пищи доказана в ходе научных исследований. Например, зеленый чай обладает сокогонными свойствами, что улучшает процесс пищеварения.
- Стакан тёплой воды после пробуждения позволит восстановить жидкостный баланс.
- После трапезы следует употреблять зеленый чай либо компот для ускорения пищеварения.
- Если у вас нет проблем с мочеотделением, выпейте стакан воды перед отходом ко сну.
- Употреблять воду необходимо только в том случае, если вы чувствуете жажду.
Что будет, если месяц пить только воду, смотрите в следующем видео:
При умеренной физической активности человек теряет до 2,5 литров жидкости ежедневно. В жаркое время года, при интенсивных занятиях спортом или при работе, требующей значительных затрат энергии и сил, потеря жидкости возрастает. Организм человека примерно на 65% состоит из воды и для того, чтобы компенсировать естественные ежедневные физиологические потери жидкости, пить воду необходимо.
Ее недостаток в организме влечет за собой ряд проблем: сгущается кровь, нарушается кислородный обмен, замедляются обменные процессы. Чтобы поддерживать водный баланс на должном уровне, важно употреблять достаточное количество жидкости ежедневно.
Сколько пить
Человек получает жидкость не только за счет выпитой в чистом виде воды. Организм самостоятельно компенсирует примерно 300 г жидкости ежедневно, которая образуется в процессе обмена веществ. Также воду содержат фрукты, овощи, в некоторых из них процент содержания жидкости доходит до 95%. Молочные продукты, мясо и рыба также содержат в своем составе воду, поэтому около 700 гр. жидкости человек получает ежедневно из не жидких продуктов питания.
Получается, что частичная компенсация жидкости проходит для человека незаметно. Оставшиеся потери 1-1,5 л человеку необходимо восполнить за счет употребления воды в чистом виде. Увеличивать объемы выпитой жидкости рекомендуется в жару. Также должны увеличить объемы употребления воды спортсмены, так как их потери влаги значительно выше. Вода поможет и облегчить процесс похудения: достаточный объем выпитой жидкости способствует ускорению обмена веществ и притупляет чувство голода.
Что пить
В ежедневном рационе человека присутствует достаточно жидких продуктов, помимо самой воды. Чай, кофе, молоко, компоты и соки также восполняют потерю жидкости и на долю чистой воды остается немого – пара стаканов. Диетологи рекомендуют внимательно подходить к выбору жидкостям, есть легкие бульоны, пить разбавленные водой свежевыжатые соки. Обычной минералке стоит предпочесть столовую или лечебно-столовую минеральную воду, а черному чаю – зеленый. Не стоит злоупотреблять кофе, допустимы 1-2 чашки ежедневно.
Сказать сахару «нет»
Следует отказаться от употребления газировки и других сладких напитков. Производители нередко заменяют сахар в них дешевыми сахарозаменителями, которые наносят вред здоровью. Исключить стоит и подслащенные соки, молочные коктейли, а также выработать привычку пить кофе и чай без сахара. Сладкие напитки не удовлетворяют жажду и провоцируют ее еще больше, а, значит, увеличивается и потребление сахара. Лучший напиток – это чистая вода.
Как правильно пить
Не стоит резко увеличивать объемы выпитой жидкости. Организму нужно привыкнуть к новому режиму питья, поэтому даже стакан воды не стоит пить залпом, а лучше распределить на несколько подходов. Пытать свой организм не стоит никогда, поэтому вместо того, чтобы пить через силу, стоит подумать о правильной организации режима.
Не стоит дожидаться и наступления чувства жажды. Пить следует постоянно в течение всего дня, чтобы организм не испытывал недостаток жидкости. При таком подходе увеличивается работоспособность, улучшается самочувствие, эффективно проходят обменные процессы.
Когда пить
Активизироваться утром и запустить процессы обмены веществ поможет выпитый натощак стакан воды. Не стоит употреблять жидкость сразу после еды, лучше выпить чашку не раньше, чем через час после обеда. Также стоит взять за правило пить за 20-30 минут до еды, это позволит не переедать. Во время спортивных тренировок рекомендуется понемногу пить воду каждые 10-15 минут, чтобы восполнять потери жидкости, а после занятий можно полностью удовлетворить жажду. От употребления большого количества жидкости на ночь стоит воздержаться, иначе можно спровоцировать отечность.
Употребление алкогольных напитков вовсе не способствует восполнению потери жидкости. Напротив, организм испытывает обезвоживание, а мочегонный эффект некоторых спиртосодержащих напитков усиливает потерю жидкости.
Употребление жидкости сверх нормы
Неверно полагать, что чем больше пить, тем лучше. Чрезмерное употребление воды приводит к увеличению объема крови, а, следовательно, возрастает нагрузка на сердечно-сосудистую систему. Избыток воды негативно влияет также на моче выделительную систему, при этом организм теряет минеральные вещества.
Чувство жажды могут провоцировать соленые продукты, которые увеличивают концентрацию солей натрия. Жаждой организм сигнализирует о необходимости выпить воды, так как почкам трудно справиться с их выведением без дополнительной жидкости. Зачастую, нужно выпить избыточное количество воды, чтобы удовлетворить жажду.
Перед вами (рис. 51) два
кофейника одинаковой ширины: один высокий, другой – низкий. Какой из
них вместительнее?
Рис. 51. В какой из
этих кофейников можно налить больше жидкости?
Многие, вероятно, не подумав, скажут, что высокий
кофейник вместительнее низкого. Если бы вы, однако, стали лить жидкость в
высокий кофейник, вы смогли бы налить его только до уровня отверстия его носика
– дальше вода начнет выливаться. А так как отверстия носика у обоих кофейников
на одной высоте, то низкий кофейник оказывается столь же вместительным, как и
высокий с коротким носиком.
Это и понятно: в
кофейнике и в трубке носика, как во всяких сообщающихся сосудах, жидкость
должна стоять на одинаковом уровне, несмотря на то, что жидкость в носике весит
гораздо меньше, чем в остальной части кофейника. Если же носик недостаточно
высок, вы никак не нальете кофейник доверху: вода будет выливаться, Обычно
носик устраивается даже выше краев кофейника, чтобы сосуд можно было немного
наклонять, не выливая содержимого.
Чего не знали древние
Жители современного
Рима до сих пор пользуются остатками водопровода, построенного еще древними:
солидно возводили римские рабы водопроводные сооружения.
Не то приходится сказать о познаниях римских инженеров,
руководивших этими работами; они явно недостаточно были знакомы с основами
физики. Взгляните на прилагаемый рис. 52, воспроизведенный с картины
Германского музея в Мюнхене. Вы видите, что римский водопровод прокладывался не
в земле, а над ней, на высоких каменных столбах. Для чего это делалось? Разве
не проще было прокладывать в земле трубы, как делается теперь? Конечно, проще,
но римские инженеры того времени имели весьма смутное представление о законах
сообщающихся сосудов. Они опасались, что в водоемах, соединенных очень длинной
трубой, вода не установится на одинаковом уровне. Если трубы проложены в земле,
следуя уклонам почвы, то в некоторых участках вода ведь должна течь
вверх, – и вот римляне боялись, что вода вверх не потечет. Поэтому они
обычно придавали водопроводным трубам равномерный уклон вниз на всем их пути (а
для этого требовалось нередко либо вести воду в обход, либо возводить высокие
арочные подпоры). Одна из римских труб, Аква Марциа, имеет в длину 100 км,
между тем как прямое расстояние между ее концами вдвое меньше. Полсотни
километров каменной кладки пришлось проложить из-за незнания элементарного
закона физики!
Рис. 52. Водопроводные
сооружения древнего Рима в их первоначальном виде.
Жидкости давят… вверх!
Рис. 53. Простой способ
убедиться, что жидкость давит снизу вверх.
О том,
что жидкости давят вниз, на дно сосуда, и вбок, на стенки, знают даже и те, кто
никогда не изучал физики. Но что они давят и
вверх
, многие
даже не подозревают. Обыкновенное ламповое стекло поможет убедиться, что такое
давление действительно существует. Вырежьте из плотного картона кружок таких
размеров, чтобы он закрывал отверстие лампового стекла. Приложите его к краям
стекла и погрузите в воду, как показано на рис. 53. Чтобы кружок не отпадал при
погружении, его можно придерживать ниткой, протянутой через его центр, или
просто прижать пальцем. Погрузив стекло до определенной глубины, вы заметите,
что кружок хорошо держится и сам, не прижимаемый ни давлением пальца, ни
натяжением нитки: его подпирает вода, надавливающая на него снизу вверх.
Вы можете даже измерить величину этого давления вверх.
Наливайте осторожно в стекло воду; как только уровень ее внутри стекла
приблизится к уровню в сосуде, кружок отпадает. Значит, давление воды на кружок
снизу уравновешивается давлением на него сверху столба воды, высота которого
равна глубине кружка под водой. Таков закон давления жидкости на всякое
погруженное тело. Отсюда, между прочим, происходит и та "потеря” веса в
жидкостях, о которой говорит знаменитый закон Архимеда.
Рис. 54. Давление
жидкости на дно сосуда зависит только от площади дна и от высоты уровня
жидкости. На рисунке показано, как проверить это правило.
Имея несколько ламповых стекол разной формы, но с
одинаковыми отверстиями, вы сможете проверить и другой закон, относящийся к
жидкостям, а именно: давление жидкости на дно сосуда зависит только от площади
дна и высоты уровня, от формы же сосуда оно совершенно не зависит. Проверка
будет состоять в том, что вы проделаете описанный сейчас опыт с разными
стеклами, погружая их на одну и ту же глубину (для чего надо предварительно
приклеить к стеклам бумажные полоски на равной высоте). Вы заметите, что кружок
всякий раз будет отпадать при одном и том же уровне воды в стеклах (рис. 54).
Значит, давление водяных столбов различной формы одинаково, если только
одинаковы их основание и высота. Обратите внимание на то, что здесь важна
именно
высота
, а не длина, потому что длинный наклонный столб
давит на дно совершенно так же, как и короткий отвесный столб одинаковой с ним
высоты (при равных площадях оснований).
Что тяжелее?
На одну чашку весов
поставлено ведро, до краев наполненное водой. На другую – точно такое же ведро,
тоже полное до краев, но в нем плавает кусок дерева (рис. 55). Какое ведро
перетянет?
Я пробовал задавать эту задачу разным
лицам и получал разноречивые ответы. Одни отвечали, что должно перетянуть то
ведро, в котором плавает дерево, потому что "кроме воды, в ведре есть еще и
дерево”. Другие – что, наоборот, перетянет первое ведро, "так как вода тяжелее
дерева”.
Но ни то, ни другое не верно: оба ведра
имеют одинаковый
вес.
Во втором ведре, правда, воды меньше,
нежели в первом, потому что плавающий кусок дерева вытесняет некоторый ее
объем. Но, по закону плавания, всякое
плавающее
тело
вытесняет своей погруженной частью ровно
столько жидкости
(по весу),
сколько весит все это тело.
Вот почему весы и
должны оставаться в равновесии.
Рис. 55. Оба ведра
одинаковы и наполнены водой до краев; в одном плавает кусок дерева. Которое
перетянет?
Решите теперь другую задачу. Я ставлю
на весы стакан с водой и рядом кладу гирьку. Когда весы
уравновешены
гирями на чашке, я роняю гирьку в стакан с
водой. Что сделается с весами?
По закону Архимеда,
гирька в воде становится легче, чем была вне воды. Можно, казалось бы, ожидать,
что чашка весов со стаканом поднимется. Между тем в действительности весы
останутся в равновесии. Как это объяснить?
Гирька
в стакане вытеснила часть воды, которая оказалась выше первоначального уровня;
вследствие этого увеличивается давление на дно сосуда, так что дно испытывает
добавочную силу, равную потере веса гирькой.
Естественная форма жидкости
Мы привыкли думать, что
жидкости не имеют никакой
собственной
формы. Это неверно.
Естественная форма всякой жидкости – шар. Обычно сила тяжести мешает жидкости
принимать эту форму, и жидкость либо растекается тонким слоем, если разлита без
сосуда, либо же принимает форму сосуда, если налита в него. Находясь внутри
другой жидкости такого же удельного веса, жидкость по закону Архимеда "теряет”
свой вес: она словно ничего не весит, тяжесть на нее не действует – и тогда
жидкость принимает свою естественную, шарообразную форму.
Прованское масло плавает в воде, но тонет в спирте. Можно
поэтому приготовить такую смесь из воды и спирта, в которой масло не тонет и не
всплывает. Введя в эту смесь немного масла посредством шприца, мы увидим
странную вещь: масло собирается в большую круглую каплю, которая не вплывает и
не тонет, а висит неподвижно [Чтобы форма шара не казалась искаженной, нужно
производить опыт в сосуде с плоскими стенками (или в сосуде любой формы, но
поставленном внутри наполненного водой сосуда с плоскими стенками)] (рис.
56).
Рис. 56. Масло внутри
сосуда с разбавленным спиртом собирается в шар, который не тонет и не всплывает
(опыт Плато).
Рис. 57. Если масляный
шар в спирте быстро вращать при помощи воткнутого в него стерженька, от шара
отделяется кольцо.
Опыт надо проделывать терпеливо
и осторожно, иначе получится не одна большая капля, а несколько шариков поменьше.
Но и в таком виде опыт достаточно интересен.
Это,
однако, еще не все. Пропустив через центр жидкого масляного шара длинный
деревянный стерженек или проволоку, вращают их. Масляный шар принимает участие
в этом вращении. (Опыт удается лучше, если насадить на ось небольшой смоченный
маслом картонный кружочек, который весь оставался бы внутри шара.) Под влиянием
вращения шар начинает сначала сплющиваться, а затем через несколько секунд
отделяет от себя кольцо (рис. 57). Разрываясь на части, кольцо это образует не
бесформенные куски, а новые шарообразные капли, которые продолжают кружиться
около центрального шара.
Рис. 58. Упрощение
опыта Плато.
Впервые этот поучительный опыт
произвел бельгийский физик Плато. Здесь описан опыт Плато в его классическом
виде. Гораздо легче и не менее поучительно произвести его в ином виде.
Маленький стакан споласкивают водой, наполняют прованским маслом и ставят на
дно большого стакана; в последний наливают осторожно столько спирта, чтобы
маленький стакан был весь в него погружен. Затем по стенке большого стакана из
ложечки осторожно доливают понемногу воду. Поверхность масла в маленьком
стакане становится выпуклой; выпуклость постепенно возрастает и при достаточном
количестве подлитой воды поднимается из стакана, образуя шар довольно
значительных размеров, висящий внутри смеси спирта и воды (рис. 58).
За неимением спирта можно проделать этот опыт с анилином
– жидкостью, которая при обыкновенной температуре тяжелее воды, а при 75 – 85
°С легче ее. Нагревая воду, мы можем, следовательно, заставить анилин плавать
внутри нее, причем он принимает форму большой шарообразной капли. При комнатной
температуре капля анилина уравновешивается в растворе соли [Из других жидкостей
удобен ортотолуидин – темно-красная жидкость; при 24° она имеет такую же
плотность, как и соленая вода, в которую и погружают ортотолуидин].
Почему дробь круглая?
Сейчас мы говорили о
том, что всякая жидкость, освобожденная от действия тяжести, принимает свою
естественную форму – шарообразную. Если вспомните сказанное раньше о
невесомости падающего тела и примете в расчет, что в самом начале падения можно
пренебречь ничтожным сопротивлением воздуха [Дождевые капли опускаются
ускоренно только в самом начале падения; уже примерно ко второй половине первой
секунды падения устанавливается
равномерное
движение: все
капли, уравновешивается силой сопротивления воздуха, которая возрастает с ростом
скорости капли.], то сообразите, что падающие порции жидкости также должны
принимать форму шаров. И действительно, падающие капли дождя имеют форму
шариков. Дробинки – не что иное, как застывшие капли расплавленного свинца,
который при заводском способе изготовления заставляют падать каплями с большой
высоты в холодную воду: там они затвердевают в форме совершенно правильных
шариков.
Рис. 59. Башня дроболитейного
завода.
Так отлитая дробь называется "башенной”,
потому что при отливке ее заставляют падать с верхушки высокой "дроболитейной”
башни (рис. 59). Башни дроболитейного завода – металлической конструкции и
достигают в высоту 45 м; в самой верхней части располагается литейное помещение
с плавильными котлами, внизу – бак с водой. Отлитая дробь подлежит еще
сортировке и отделке. Капля расплавленного свинца застывает в дробинку еще во
время падения; бак с водой нужен лишь для того, чтобы смягчить удар дробинки
при падении и предотвратить искажение ее шарообразной формы. (Дробь диаметром
больше 6 мм, так называемая картечь, изготовляется иначе: вырубкой из проволоки
кусочков, потом обкатываемых.)
"Бездонный” бокал
Вы налили воды в бокал
до краев. Он полон. Возле бокала лежат булавки. Может быть, для одной-двух
булавок еще найдется место в бокале? Попробуйте.
Рис. 60. Поразительный
опыт с булавками в бокале воды.
Начните бросать
булавки и считайте их. Бросать надо осмотрительно: бережно погружайте острие в
воду и затем осторожно выпускайте булавку из руки, без толчка или давления,
чтобы сотрясением не расплескать воды. Одна, две, три булавки упали на дно –
уровень воды остался неизменным. Десять, двадцать, тридцать булавок… Жидкость
не выливается. Пятьдесят, шестьдесят, семьдесят… Целая сотня булавок лежит на
дне, а вода из бокала все еще не выливается (рис. 60).
Не только не выливается, но даже и не поднялась
сколько-нибудь заметным образом над краями. Продолжайте добавлять булавки.
Вторая, третья, четвертая сотня булавок очутилась в сосуде – и ни одна капля не
перелилась через край; но теперь уже видно, как поверхность воды вздулась,
возвышаясь немного над краями бокала. В этом вздутии вся разгадка непонятного
явления. Вода мало смачивает стекло, если оно хотя немного загрязнено жиром;
края же бокала – как и вся употребляемая нами посуда – неизбежно покрывается
следами жира от прикосновения пальцев. Не смачивая краев, вода, вытесняемая
булавками из бокала, образует выпуклость. Вздутие незначительно на глаз, но
если дадите себе труд вычислить объем одной булавки и сравните его с объемом
той выпуклости, которая слегка вздулась над краями бокала, вы убедитесь, что
первый объем в сотни раз меньше второго, и оттого в "полном” бокале может
найтись место еще для нескольких сотен булавок. Чем шире посуда, тем больше
булавок она способна вместить, потому что тем больше объем вздутия.
Сделаем для ясности примерный подсчет. Длина булавки –
около 25 мм, толщина ее – полмиллиметра. Объем такого цилиндра нетрудно
вычислить по известной формуле геометрии (p*d2*h/4), он равен 5 куб. мм. Вместе
с головкой объем булавки не превышает 5,5 куб. мм.
Теперь подсчитаем объем водяного слоя, возвышающегося
над краями бокала. Диаметр бокала 9 см = 90 мм. Площадь такого круга равна
около 6400 кв. мм. Считая, что толщина поднявшегося слоя только 1 мм, имеем для
его объема 6400 куб. мм; это больше объема булавки в 1200 раз. Другими словами,
"полный” бокал воды может принять еще свыше тысячи булавок! И действительно,
осторожно опуская булавки, можно погрузить их целую тысячу, так что для глаз
они словно займут весь сосуд и будут даже выступать над его краями, а вода
все-таки еще не будет выливаться.
Любопытная особенность керосина
Кому приходилось иметь
дело с керосиновой лампой, тот, вероятно, знаком с досадными неожиданностями,
обусловленными одной особенностью керосина. Вы наполняете резервуар, вытираете
его снаружи досуха, а через час находите его снова мокрым.
Дело в том, что вы недостаточно плотно завинтили горелку
и керосин, стремясь растечься по стеклу, выполз на наружную поверхность
резервуара. Если желаете оградить себя от подобных "сюрпризов”, вы должны
возможно плотнее завинчивать горелку.
Эта
ползучесть керосина весьма неприятным образом ощущается на судах, машины
которых потребляют керосин (или нефть). На подобных судах, если не приняты
меры, положительно невозможно перевозить никакие товары, кроме тех же керосина
или нефти, потому что жидкости эти, выползая из баков через незаметные
скважины, растекаются не только по металлической поверхности самих баков, но
проникают решительно всюду, даже в одежду пассажиров, сообщая всем предметам
свой неистребимый запах. Попытки бороться с этим злом остаются часто
безрезультатными. Английский юморист Джером не очень преувеличивал, когда в
повести "Трое в одной лодке” рассказывал о керосине следующее:
"Я не знаю вещества, более способного просачиваться
всюду, чем керосин. Мы держали его на носу лодки, а он оттуда просочился на
другой конец, пропитав своим запахом все, что попадалось ему по пути.
Просачиваясь сквозь обшивку, он капал в воду, портил воздух и небо, отравлял
жизнь. Иногда керосиновый ветер дул с запада, иногда с востока, а иной раз это
был северный керосиновый ветер или, может быть, южный, но, прилетал ли он из
снежной Арктики или зарождался в песках пустыни, он всегда достигал нас,
насыщенный ароматом керосина. По вечерам это благоухание уничтожало прелесть
заката, а лучи месяца положительно источали керосин… Привязав лодку у моста, мы
пошли прогуляться по городу, но ужасный запах преследовал нас. Казалось, весь
город был им пропитан”. (На самом деле, конечно, пропитано было им лишь платье
путешественников.)
Способность керосина смачивать
наружную поверхность резервуаров подала повод к неправильному мнению, будто
керосин может проникать сквозь металлы и стекло.
Копейка, которая в воде не тонет,
Существует не только в
сказке, но и в действительности. Вы убедитесь в этом, если проделаете несколько
легко выполнимых опытов. Начнем с более мелких предметов – с иголок. Кажется
невозможным заставить стальную иглу плавать на поверхности воды, а между тем
это не так трудно сделать. Положите на поверхность воды лоскуток папиросной
бумаги, а на него – совершенно сухую иголку. Теперь остается только осторожно
удалить папиросную бумагу из-под иглы. Делается это так: вооружившись другой
иглой или булавкой, слегка погружают края лоскутка в воду, постепенно подходя к
середине; когда лоскуток весь намокнет, он упадет на дно, игла же будет
продолжать плавать (рис. 61). При помощи магнита, подносимого к стенкам стакана
на уровне воды, вы можете даже управлять движением этой плавающей на воде
иглы.
При известной сноровке можно обойтись и без
папиросной бумаги: захватив иглу пальцами посредине, уроните ее в горизонтальном
положении с небольшой высоты на поверхность воды.
Рис. 61. Игла,
плавающая на воде. Вверху – разрез иглы (2 мм толщины) и точная форма
углубления на воде (увеличено в 2 раза). Внизу – способ заставить иглу плавать
на воде с помощью лоскутка бумаги.
Вместо иглы
можно заставить плавать булавку (то и другое – не толще 2 мм), легкую пуговицу,
мелкие плоские металлические предметы. Наловчившись в этом, попробуйте заставить
плавать и копейку.
Причина плавания этих
металлических предметов та, что вода плохо смачивает металл, побывавший в наших
руках и потому покрытый тончайшим слоем жира. Оттого вокруг плавающей иглы на
поверхности воды образуется вдавленность, ее можно даже видеть. Поверхностная
пленка жидкости, стремясь распрямиться, оказывает давление вверх на иглу и тем
поддерживает ее. Поддерживает иглу также и выталкивающая сила жидкости,
согласно закону плавания: игла выталкивается снизу с силой, равной весу
вытесненной ею воды. Всего проще добиться плавания иглы, если смазать ее
маслом; такую иглу можно прямо класть на поверхность воды, и она не
потонет.
Вода в решете
Оказывается, что и
носить воду в решете возможно не только в сказке. Знание физики поможет
исполнить такое классически невозможное дело. Для этого надо взять проволочное
решето сантиметров 15 в поперечнике и с не слишком мелкими ячейками (около 1
мм) и окунуть его сетку в растопленный парафин. Затем вынуть решето из
парафина: проволока окажется покрытой тонким слоем парафина, едва заметным для
глаз.
Решето осталось решетом – в нем есть
сквозные отверстия, через которые свободно проходит булавка, – но теперь
вы можете, в буквальном смысле слова, носить в нем воду. В таком решете
удерживается довольно высокий слой воды, не проливаясь сквозь ячейки; надо
только осторожно налить воду и оберегать решето от толчков.
Почему же вода не проливается? Потому что, не смачивая
парафин, она образует в ячейках решета тонкие пленки, обращенные выпуклостью
вниз, которые и удерживают воду (рис. 62).
Рис. 62. Почему вода не
выливается из парафинированного решета.
Такое
парафинированное решето можно положить на воду, и оно будет держаться на ней.
Значит, возможно не только носить воду в решете, но и плавать на нем.
Этот парадоксальный опыт объясняет ряд обыкновенных
явлений, к которым мы чересчур привыкли, чтобы задумываться об их причине.
Смоление бочек и лодок, смазывание салом пробок и втулок, окрашивание масляной
краской и вообще покрытие маслянистыми веществами всех тех предметов, которые
мы хотим сделать непроницаемыми для воды, а также и прорезинивание тканей – все
это не что иное, как изготовление решета вроде сейчас описанного. Суть дела и
там и тут одна и та же, только в случае с решетом она выступает в необычном
виде.
Пена на службе техники
Опыт плавания стальной
иглы и медной монеты на воде имеет сходство с явлением, используемым в
горнометаллургической промышленности для "обогащения” руд, т. е. для увеличения
содержания в них ценных составных частей. Техника знает много способов
обогащения руд; тот, который мы сейчас имеем в виду и который называется
"флотацией”, – наиболее действенный; он успешно применяется даже в тех
случаях, когда все остальные не достигают цели.
Рис. 63. Как происходит
флотация.
Сущность флотации (т. е. всплывания)
состоит в следующем. Тонко измельченная руда загружается в чан с водой и с
маслянистыми веществами, которые способны обволакивать частицы полезного
минерала тончайшими пленками, не смачиваемыми водой. Смесь энергично
перемешивается с воздухом, образуя множество мельчайших пузырьков – пену. При
этом частицы полезного минерала, облеченные тонкой маслянистой пленкой, приходя
в соприкосновение с оболочкой воздушного пузырьки, пристают к ней и повисают на
пузырьке, который и выносит их вверх, как воздушный шар в атмосфере поднимает
гондолу (рис. 63). Частицы же пустой породы, не облеченные маслянистым
веществом, не пристают к оболочке и остаются в жидкости. Надо заметить, что
воздушный пузырек пены гораздо больше по объему, нежели минеральная частица, и
плавучесть его достаточна для увлечения твердой крупинки вверх. В итоге частицы
полезного минерала почти все оказываются в пене, покрывающей жидкость. Пену
снимают и направляют в дальнейшую обработку – для получения так называемого
"концентрата”, который в десятки раз богаче полезным минералом, нежели
первоначальная руда.
Техника флотации разработана
так тщательно, что надлежащим подбором примешиваемых жидкостей можно отделить
каждый полезный минерал от пустой породы любого состава.
К самой идее флотации привела не теория, а внимательное
наблюдение случайного факта. В конце прошлого века американская учительница
(Карри Эверсон), стирая загрязненные маслом мешки, в которых хранился раньше
медный колчедан, обратила внимание на то, что крупинки колчедана всплывают с
мыльной пеной. Это и послужило толчком к развитию способа флотации.
Мнимый "вечный” двигатель
В книгах иногда
описывается в качестве настоящего "вечного” двигателя прибор такого устройства
(рис.64): масло (или вода), налитое в сосуд, поднимается фитилями сначала в
верхний сосуд, а оттуда другими фитилями – еще выше; верхний сосуд имеет желоб
для стока масла, которое падает на лопатки колеса, приводя его во вращение.
Стекшее вниз масло снова поднимается по фитилям до верхнего сосуда. Таким
образом, струя масла, стекающая по желобку на колесо, ни на секунду не
прерывается, и колесо вечно должно находиться в движении…
Если
бы авторы, описывающие эту вертушку, дали себе труд ее изготовить, они,
конечно, убедились бы, что не только колесо не вертится, но что ни одна капля
жидкости даже не попадает в верхний сосуд!
Рис. 64. Неосуществимая
вертушка.
Это можно сообразить, впрочем, и не
приступая к изготовлению вертушки. В самом деле, почему изобретатель думает,
что масло должно стекать вниз с верхней, загнутой части фитиля? Капиллярное
притяжение, преодолев тяжесть, подняло жидкость вверх по фитилю; но ведь та же
причина удержит жидкость в порах намокшего фитиля, не давая ей капать с него.
Если допустить, что в верхний сосуд нашей мнимой вертушки от действия
капиллярных сил может попасть жидкость, то надо будет признать, что те же
фитили, которые будто бы доставили ее сюда, сами же и перенесли бы ее обратно в
нижний.
Этот мнимый вечный двигатель напоминает
другую водяную машину "вечного” движения, придуманную еще в 1575 г. итальянским
механиком Страдою Старшим. Мы изображаем здесь этот забавный проект (рис. 65).
Архимедов винт, вращаясь, поднимает воду в верхний бак, откуда она вытекает из
лотка струёй, ударяющей в лопатки наливного колеса (справа внизу). Водяное
колесо вращает точильный станок, а одновременно двигает, с помощью ряда
зубчатых колес, тот самый архимедов винт, который поднимает воду в верхний бак.
Винт вращает колесо, а колесо – винт!… Если бы возможны были подобные
механизмы, то проще всего было бы устроить так: перекинуть веревку через блок и
привязать к ее концам одинаковые гири: когда один груз опускался бы, он
приподнимал бы тем самым другой груз, а тот, опускаясь с этой высоты, поднимал
бы первый. Чем не "вечный” двигатель?
Рис. 65. Старинный
проект водяного "вечного” двигателя для точильного камня.