Тайные законы физики: почему водка горит, а градусник приходится трясти

Знали ли вы, как в старину, когда не было ареометра – прибора для определения процентного соотношения воды и спирта, люди определяли крепость напитка? Методом полугара.

Для этого бралось спиртное, крепость которого нужно было определить. Примерно 100 миллилитров напитка поджигалось*. Например, в правильной водке должно быть 40% спирта и 60% воды. Если пропорции алкоголя правильные, после горения спирта оставалось 60 миллилитров влаги.

Современный ареометр работает по другому принципу. Прибор погружают на разную глубину в зависимости от плотности жидкости. При этом он показывает количество градусов – крепость напитка.

Почему в градуснике ртуть при нагревании подмышкой поднимается наверх? При какой температуре на самом деле горит бумага? Об этом рассказали в программе "Знаете ли вы, что?" с Алексеем Иванченко на РЕН ТВ.

Грелка из медного купороса, опилок и воды поможет вскипятить воду

Есть туристы, которые привыкли к ласковому морю, ежедневной смене полотенец и вообще к тому, что на отдыхе "все включено". За это их называют культурными.

А вот для диких туристов нет ничего лучше звезд над головой и травы под ногами. Им не нужны тепличные условия. Они умеют варить кашу из топора и разводить костер с одной спички. А если спичек нет, могут смастерить химическую грелку из медного купороса, поваренной соли, опилок и воды.

"Идет такое шипение – это выделение водорода. Прошло пару минут. Давайте посмотрим, какая температура емкости. Мы видим, что температура воды 94 градуса. Можно открыть, посмотреть, что там. Видите, прямо кипение идет", – пояснил старший научный сотрудник РЭУ им. Г. В. Плеханова Василий Овчинников.

Химическая грелка быстро превратила воду в кипяток. Это особенно хорошо заметно высоко в горах, где температура кипения ниже, чем на равнине.

Содой для стирки белья можно с легкостью подогреть тушенку

Но что делать, если ни опилок, ни купороса под рукой нет? Дикий турист найдет выход и в этом случае. Например, подогреет завтрак с помощью обыкновенной каустической соды, которую используют для стирки белья, ведь при ее соединении с водой тоже происходит экзотермическая реакция, то есть реакция с выделением тепла.

В ходе эксперимента ученый решил подогреть таким способом банку тушенки.

"Подтверждение того, что тушенка нагрелась – это жир, который расплавился и превратился в жидкость внутри емкости. Собственно говоря, тушенка у нас готова. Давайте ее открывать. Температура – порядка 40 градусов", – отметил Овчинников.

При какой температуре на самом деле горит бумага?

Благодаря роману писателя Рэя Брэдбери "451 градус по Фаренгейту" мы знаем, что бумага загорается именно при такой температуре. По шкале Цельсия это примерно 233 градуса.

То есть, если верить фантасту, в любой бытовой духовке газета или лист бумаги рано или поздно должны вспыхнуть. Экспериментатор Даниэль Драгоневский провел такой эксперимент, но результата не было даже спустя час.

"Бумага у нас имеет незначительные изменения, из чего можно сделать вывод, что при температуре 451 градус по Фаренгейту бумага не горит", – заключил экспериментатор.

Лист бумаги обуглился, но не загорелся. Это вполне объяснимо, потому что волокна целлюлозы вспыхивают при нагреве свыше 450 градусов по Цельсию, а не по Фаренгейту.

А еще бумага может стерпеть даже открытое пламя. Чтобы это доказать, экспериментатор Илья Кузнецов решил подогреть кофе в бумажном стаканчике.

"Итак, поджигаем свечу. Выставляем кофе так, чтобы пламя соприкасалось со стаканчиком. Прошло некоторое количество времени. Максимальная температура кофе где-то 38-40 (градусов. – Прим. РЕН ТВ)", – описал процесс Кузнецов.

Температура пламени свечи – больше тысячи градусов – в два раза больше, чем необходимо для возгорания бумаги. Но почему тогда она его терпит? Потому что ее охлаждает вода, которая, как известно, имеет огромную теплоемкость.

Говоря иными словами, до тех пор, пока кофе есть в бумажном стакане, загореться он не сможет.

"Мы смогли довести наш кофе до температуры 85-90 градусов. Стаканчик выдержал", – пояснил экспериментатор.

Чтобы правильно разбавить кофе, нужно знать законы химии

Иногда нужно не нагреть кофе, а наоборот, остудить его. Для этого можно поставить чашку в холодильник на 20 минут или в морозилку на 10 минут.

Но есть способ охладить горячий напиток гораздо быстрее – при помощи технологии встречного теплообмена.

Все любят с утра горячий кофе. Но ведущий программы Алексей Иванченко, наоборот, предпочитает холодный. Но согласитесь, приготовить его утром значительно сложнее, потому что подогреть воду проще, чем охладить ее.

Но есть хороший способ – химический холодильник. Принцип его работы довольно прост:

• По спиральной трубке идет красная жидкость. Она горячая.
• Навстречу ей по колбе идет холодная вода, которая и охлаждает эту горячую жидкость, идущую по спирали.

На входе она горячая. Ее температура – 58 градусов. А на выходе она составляет примерно 37-38. Таким образом, температура воды понизилась на 20 градусов.

Все остальные люди с утра пораньше, чтобы не опоздать на работу или учебу, разбавляют горячий кофе или чай холодной водой и никогда не задумываются над тем, как это надо правильно делать: вливать воду в напиток или напиток в воду?

На первый взгляд, никакой разницы нет, но на самом деле есть. Чтобы это доказать, химик Мария Литра взяла две жидкости. Температура первой – 13 градусов, а второй – 80.

"Для наглядности мы сейчас подкрасим воду холодную синим красителем и воду горячую красным красителем. Возьмем горячую воду, нальем где-то две трети и добавим сюда холодной воды. Итак, температура – 56 градусов", - объяснила химик.

В ходе эксперимента более холодная, подкрашенная синим цветом жидкость, опустилась на дно стакана. Она смогла быстро охладить кипяток, поскольку имела большую плотность.

А если все сделать наоборот, то процесс пойдет намного хуже. После проведения опыта температура жидкости составила 66 градусов – на 10 выше, чем при предыдущем эксперименте. Но почему?

"Горячая вода менее плотная, она на поверхности находится. Поэтому остывание всего чая будет происходить медленнее, чем когда мы добавляем холодную (воду. – Прим. РЕН ТВ) в горячую", – рассказала Литра.

Зубные протезы лучше переносят перепады температур, чем родная эмаль

Самый надежный способ расстаться с зубами – пить горячий чай вприкуску с мороженым. Дело в том, что резкое охлаждение и нагрев заставляют зубную эмаль быстро расширяться и сжиматься, в результате чего она трескается.

И вот что интересно: чаще всего эта неприятность происходит не со взрослыми людьми, а с теми, кто не так давно сменил молочные зубы на постоянные.

"Кристаллическая решетка эмали зубов человека уплотняется в течение всей жизни. Самый критический период – это возраст до 25 лет, поскольку она еще не столь плотная, как у взрослых людей, поэтому в этот период стоит все-таки особенно беречь свои зубы, воздерживаться от резкого перепада температур", – уточнил стоматолог Алексей Антипенко.

Родные зубные единицы перепад температур калечит, а вот искусственные к нему могут быть совершенно равнодушны. Например, если они сделаны из диоксида циркония – материала, который обладает высоким коэффициентом теплового расширения.

В ходе эксперимента заведующий зуботехнической лабораторией Николай Жирнов нагрел в печи мостовидный протез из циркония до температуры 250 градусов, а затем резко охладил его.

"Берем наше изделие и кидаем в холодную воду. Достаем протез. При рассмотрении мы видим, что с протезом ничего не случилось. Нет никаких видимых трещин", – отметил Жирнов.

При высокой температуре белок в нашем организме может свернуться

Если трещину дал иммунитет, например, во время эпидемии гриппа, то организм вступает с инфекцией в бой. Клетки иммунной системы, фагоциты и лимфоциты, атакуют вирусы.

В результате этой схватки температура тела постепенно повышается. Сначала до 37,9 градусов – в этот момент человек чувствует себя абсолютно разбитым.

А вот когда термометр показывает 38 градусов, больной вдруг находит в себе силы встать и даже работать. Как это можно объяснить?

"Когда у нас температура 37,2 (градуса. – Прим. РЕН ТВ), она ощущается головными болями, плохим самочувствием. Как только температура начинает повышаться, наши терморецепторы начинают привыкать. Поэтому температура выше 37,5 (градусов. – Прим. РЕН ТВ) воспринимается гораздо легче", – объяснила заведующая гастроэнтерологическим отделением ПКБ им. В.Н. Розанова Мария Колесникова.

Многие люди даже при сильной лихорадке предпочитают обходиться без жаропонижающих, чтобы не мешать организму бороться с заразой. Но врачи утверждают, что так делать нельзя, потому что высокая температура, которая держится много часов подряд, может привести к денатурации белков крови.

Чтобы увидеть, как это происходит, достаточно взять сырое яйцо и опустить его в горячую воду. Белок в этот момент начал мгновенно схватываться.

"Мы видим то, что произошло с белком – он очень быстро разрушился и свернулся. То же самое будет происходить в нашем организме при повышении температуры тела. Если ваша температура выше 37,8 градусов, лучше принять жаропонижающий препарат", – добавила Колесникова.

Ртутные градусники всегда нужно встряхивать перед использованием

Чтобы измерить температуру тела, большинство людей пользуются аксиллярным методом, то есть кладут градусник в подмышечную впадину.

Но лучше положить его в рот, потому что в этом случае погрешность будет как минимум в два раза ниже. Причем это характерно и для современных электронных термометров, и для старых ртутных.

Все знают, почему столбик ртути в градуснике ползет вверх. Потому что, нагреваясь, жидкий металл увеличивается в объеме и из колбы попадает в трубочку. Но почему, когда ртуть остывает на воздухе, она не возвращается обратно в колбу?

Во всем виноват капиллярный эффект. Чтобы объяснить, как он работает, ведущий взял хлопковый шнурок и подкрашенную жидкость. Если оставить его в таком виде на несколько минут, то можно заметить, что жидкость начала подниматься вверх против законов гравитации.

Капиллярный эффект возникает за счет силы поверхностного натяжения. То есть жидкость своей поверхностью растягивается по тонкой трубочке, и она тащит ее вверх.

В градуснике происходит то же самое. Когда ртуть начинает расширяться, столбик движется вверх. Он направляется в ту же сторону, в которую работает и капиллярный эффект, то есть они помогают друг другу.

Столбик ртути добрался до самого верха под действием двух сил – капиллярного эффекта и теплового расширения жидкости. Но теперь, когда жидкость начала остывать и сжиматься, столбику ртути придется опускаться вниз против капиллярного эффекта.

Жидкости просто не хватит сил преодолеть этот эффект и добраться до дома. Поэтому нам придется помогать градуснику с помощью инерции, встряхивая его.

* Опасно! Не повторять в домашних условиях!

Еще больше интересного от РЕН ТВ – в канале "Рен. Знание" мессенджера MAX