Читать «Юный техник, 2006 № 12» онлайн - страница 32

Итак, почему вдруг вода не закипела при 100 °C? Вообще-то на температуру кипения влияет давление. Например, при давлении 0,11 ат вода может кипеть при обычной комнатной температуре, а при давлении 100 ат температура кипения поднимется до 350 °C. Но в нашем примере давление обычное, атмосферное.

Если точнее, пример этот не наш. Такой эксперимент поставил в свое время известный немецкий физик Вихард Поль. В его описании он особо подчеркивал, что пробирка должна быть промыта хромпиком (смесью хромовой и серной кислоты). В «грязной», то есть промытой обычным способом, пробирке никакого эффекта кипения не получается.

Быть может, все дело в каких-то химических примесях, которые мы удалили со стенок пробирки при помощи хромпика? Отнюдь нет. Промойте хромпиком осколки стекла или фарфора, а потом бросьте в химически чистую пробирку. Жидкость закипит при 100 °C.

Дело в том, что кипение начинается не во всей жидкости сразу, а в так называемых центрах парообразования, в роли которых выступают пылинки и известковые кристаллики на стенках пробирки, даже если она чисто вымыта обычным способом. В химически чистой пробирке также образуются ядра парообразования, их роль выполняют микроскопические бугорки на поверхности чистого стекла. Но они гладкие, и для разрыва связей между молекулами воды — именно потому вода начинает кипеть — их нужно предварительно раскачать при помощи нагрева.

Кипение начинается на стенках, а затем лавинообразно распространяется на всю массу воды. Только из-за более высокой первоначальной температуры происходит оно взрывоподобно.

Опыт В.Поля видоизменил американский физик Дэвидсон. Он придумал сосуд с… жидкими стенками. Не думайте, что это продукт сверхвысоких технологий. Ничего, кроме остроумия, здесь не понадобилось. Повторить опыт сможете и вы.

Дэвидсон попросту налил в пробирку чистое оливковое масло и ввел в нее при помощи пипетки капельку воды. Диаметр капельки был очень мал, около 1 мм. Казалось бы, вода плотнее масла и капля должна опуститься на дно сосуда. Так оно и происходит. Только капли такого размера опускаются очень медленно, и этого времени хватает на то, чтобы успеть поставить эксперимент. А заключался он в том, что масло подогревали до тех пор, пока капля не закипала. Происходило это при 250 °C! Разумеется, процесс шел взрывоподобно.

Что здесь выполняло роль ядер парообразования, так пока и неизвестно. Сам Дэвидсон полагал, что причина заключена в хаосе теплового движения. Обычно он для нас усредняется, поскольку мы живем в макромире. Например, теоретически можно задохнуться из-за того, что в результате теплового движения весь воздух в комнате соберется в одном углу. Но риск невелик, такое, согласно подсчетам, может случиться лишь раз в 10⁷⁰лет… В малых объемах жидкости или газа хаос теплового движения проявляет себя иначе. Так, например, в объеме воздуха равном 1 мм³ давление меняется на 10 % каждый час.