Учителю физики и ученикам - Занимательные вопросы и опыты с ответами 5 часть
Учителю физики и  ученикам
Занимательные вопросы и опыты с ответами 5 часть
translate the site
Выбрать язык / Choose language:
Ukranian
English
French
German
Japanese
Italian
Portuguese
Spanish
Danish
Chinese
Israel
Arabic
Czech
Estonian
Belarusian
Latvian
Greek
Finnish
Serbian
Bulgarian
Turkish

Меню сайта

Поиск по сайту

Мини-чат
Реклама удаляется администратором сайта!

 
200

Наш опрос
Ваш любимый раздел физики
Всего ответов: 1409

День недели
Определи день недели
День
Месяц
Год

Статистика

Онлайн всего: 2
Гостей: 2
Пользователей: 0

Приветствую Вас, Гость · RSS 08.12.2016, 19:05


Занимательные вопросы и опыты по физике  с ответами



Часть 1       Часть 2       Часть 3       Часть 4      Часть 5        Часть 6


Часть 5


Где устраивать форточку?

Где надо устраивать форточку: вверху окна или внизу? Существуют квартиры, где форточки устроены внизу. Это, конечно, удобно: для их открывания и закрывания не приходится становиться на стул. Однако низкие форточки плохо выполняют свое назначение — вентилировать комнату. В самом деле: отчего происходит обмен наружного и комнатного воздуха через форточку? Оттого, что наружный воздух холоднее внутреннего и, как более тяжелый, вытесняет его. Но он занимает только ту часть помещения, которая лежит ниже форточки. Весь же тот воздух, который находится в комнате выше уровня форточки, не участвует в обмене — он не вентилируется.

Бумажная кастрюля

Взгляните на рис.: яйцо варится в воде, налитой в бумажный колпак!

— Но ведь бумага сейчас загорится, и вода зальет  лампу,— скажете вы.

Попробуйте же сделать опыт, взяв для него плотную пергаментную бумагу и надежно прикрепив ее к проволоке. Вы убедитесь, что бумага нисколько не пострадает от огня. Причина в том, что вода может быть нагрета в открытом сосуде только до температуры кипения, то есть до 100°; поэтому нагреваемая вода, обладающая к тому же большой теплоемкостью, поглощая избыток теплоты бумаги, не дает ей нагреться заметно выше  100°, то есть настолько, чтобы она могла воспламениться. (Практичнее, пожалуй, будет пользоваться небольшой бумажной коробкой в форме, изображенной на рис)  Бумага не загорается, хотя пламя и лижет ее.

К тому же роду явлений относится и печальный опыт, который невольно проделывают рассеянные люди, ставящие самовар без воды: самовар распаивается. Причина понятна: припой сравнительно легкоплавок, и только тесное соседство воды спасает его от опасного повышения температуры. Нельзя также нагревать запаянные кастрюли без воды.

Вы можете, далее, расплавить, например, свинцовую пломбу в коробочке, сделанной из игральной карты. Надо -только подвергать действию пламени именно то место бумаги, которое непосредственно соприкасается со свинцом: металл, как сравнительно хороший проводник тепла, быстро отнимает от бумаги тепло, не

давая ей нагреться заметно выше температуры плавления, то есть 335° (для свинца); такая температура недостаточна для воспламенения бумаги.

Для чего служит ламповое стекло?

Мало кто знает о том, какой долгий путь прошло ламповое стекло, прежде чем достигло своего современного вида. Длинный ряд тысячелетий люди пользовались для освещения пламенем, не прибегая к услугам стекла. Понадобился гений Леонардо да Винчи (1452—1519), чтобы сделать это важное усовершенствование лампы. Но Леонардо окружил пламя не стеклянной, а металлической трубой. Прошло еще три века, прежде чем додумались до замены металлической трубы прозрачным стеклянным цилиндром. Как видите, ламповое стекло — изобретение, над которым работали десятки поколений.

Каково же его назначение?

Едва ли у всех готов правильный ответ на столь естественный вопрос.

Защищать пламя от ветра — лишь второстепенная роль стекла.

Главное же действие его в увеличении яркости пламени, в ускорении процесса горения. Роль стекла та же, что и печной или заводской трубы; оно усиливает приток воздуха к пламени, усиливает «тягу».

Разберемся в этом. Столб воздуха, находящийся внутри стекла, нагревается пламенем гораздо быстрее, нежели воздух, окружающий лампу. Нагревшись и сделавшись поэтому легче, воздух вытесняется вверх более тяжелым ненагретым воздухом, который поступает снизу, через отверстия в горелке. Таким образом устанавливается постоянное течение воздуха снизу вверх — течение, непрерывно отводящее продукты горения и приносящее свежий воздух. Чем стекло выше, тем больше разница в весе нагретого и ненагретого столбов воздуха и тем энергичнее происходит приток свежего воздуха, а следовательно, ускоряется горение. Здесь имеет место то же самое, что и в высоких заводских трубах. Поэтому эти трубы делаются столь высокими.

Интересно, что уже Леонардо отчетливо представлял себе эти явления.

В его рукописях находим такую запись: «Где появляется огонь, там вокруг него образуется воздушное течение: оно его поддерживает и усиливает».

Почему пламя не гаснет само собой?

Если вдуматься хорошенько в процесс горения, то невольно возникает вопрос: отчего пламя не гаснет само собой? Ведь продуктами горения являются углекислый газ и водяной пар — вещества негорючие, не способные поддерживать горение. Следовательно, пламя с первого же момента горения должно быть окружено негорючими веществами, которые мешают притоку воздуха: без воздуха горение продолжаться не может и пламя должно погаснуть.

Почему же этого не происходит? Почему горение длится непрерывно, пока есть запас горючего вещества? Только потому, что газы расширяются от нагревания и, следовательно, становятся легче. Лишь благодаря этому нагретые продукты горения не остаются на месте своего образования, в непосредственном соседстве с пламенем, а немедленно же вытесняются вверх чистым воздухом. Если бы закон Архимеда не распространялся на газы (или если бы не было тяжести), всякое пламя, погорев немного, гасло бы само собой.

Весьма легко убедиться в том, как губительно действуют на пламя продукты его горения. Вы нередко пользуетесь этим, сами того не подозревая, чтобы загасить огонь в лампе. Как задуваете вы керосиновую лампу? Дуете в нее сверху, то есть гоните вниз, к пламени, негорючие продукты его горения; и оно гаснет, лишенное свободного доступа воздуха.

Почему вода гасит огонь?

На столь простой вопрос не всегда умеют правильно ответить.

Читатель, надеемся, не посетует на нас, если мы объясним вкратце, в чем, собственно, заключается это действие воды на огонь.

Во-первых, прикасаясь к горящему предмету, вода превращается в пар, отнимая при этом много теплоты у горящего тела; чтобы превратить крутой кипяток в пар, нужно впятеро с лишком больше теплоты, чем для нагревания того же количества холодной воды до 100°.

Во-вторых, пары, образующиеся при этом, занимают объем, в сотни раз больший, чем породившая их вода; окружая горящее тело, пары оттесняют воздух, а без воздуха горение невозможно.

Чтобы увеличить огнегасительную силу воды, иногда примешивают к ней... порох! Это может показаться странным, однако это вполне разумно: порох быстро сгорает, выделяя большое количество негорючих газов, которые, окружая собой горящие предметы, затрудняют горение.

Нагревание льдом и кипятком

Можно ли одним куском льда нагреть другой?

Можно ли одним куском льда охладить другой?

Можно ли одной порцией кипятка нагреть другую?

Если лед низкой температуры, например —20°, привести в соприкосновение со льдом более высокой температуры, например —5°, то первый кусок льда нагреется (станет менее холодным), а второй охладится.

Поэтому охлаждать или нагревать лед льдом вполне возможно.

Нагреть же кипящей водой другую порцию кипящей воды (при одинаковом давлении) нельзя, так как при определенном давлении температура кипятка всегда одинакова.

Можно ли воду вскипятить кипятком?

Возьмите небольшую бутылку (баночку или пузырек), налейте в нее воды и поместите в стоящую на огне кастрюлю с чистой водой так, чтобы склянка не касалась дна кастрюли. Вам придется, конечно, подвесить этот пузырек на проволочной петле. Когда вода в кастрюле закипит, то, казалось бы, вслед за тем должна закипеть и вода в пузырьке. Можете, однако, ждать сколько вам угодно, вы не дождетесь этого: вода в пузырьке будет горяча, очень горяча, но кипеть не будет. Кипяток оказывается недостаточно горячим, чтобы вскипятить воду.

Результат как будто неожиданный, между тем его надо было предвидеть. Чтобы довести воду до кипения, недостаточно только нагреть ее до 100° —надо еще сообщить ей значительный запас так называемой скрытой теплоты. Чистая вода кипит при 100°; выше этой точки ее температура при обычных условиях не поднимается, сколько бы мы ее ни нагревали. Значит, источник теплоты, с помощью которого мы нагреваем воду в пузырьке, имеет температуру 100°, он может довести воду в пузырьке также только до 100°. Когда наступит это равенство температур, дальнейшего перехода тепла от воды кастрюли к пузырьку не будет. Итак, нагревая воду в пузырьке таким способом, мы не можем доставить ей того избытка скрытой теплоты, который необходим для перехода воды в пар (каждый грамм воды, нагретый до 100°, требует еще свыше 500 калорий, чтобы перейти в пар). Вот почему вода в пузырьке хотя и нагревается, но не кипит.

Может возникнуть вопрос: чем же отличается вода в пузырьке от воды в кастрюле? Ведь в пузырьке та же вода, только отделенная от остальной массы стеклянной перегородкой; почему же не происходит с ней того же, что и с остальной водой?

Потому что перегородка мешает воде пузырька участвовать в тех течениях, которые перемешивают всю воду в кастрюле. Каждая частица воды в кастрюле может непосредственно коснуться накаленного дна, вода же пузырька соприкасается только с кипятком.

Итак, чистым кипятком вскипятить воду нельзя. Но стоит в кастрюлю всыпать горсть соли — и дело меняется. Соленая, вода кипит не при 100°, а немного выше и, следовательно, может, в свою очередь, довести до кипения чистую воду в стеклянном пузырьке.

Горячее яйцо в руке

Почему не обжигает рук вынутое из кипятка яйцо?

Вынутое из кипятка яйцо влажно и горячо. Вода, испаряясь с горячей поверхности яйца, охлаждает скорлупу, и рука не ощущает жара. Так происходит лишь в первые мгновения, пока яйцо не обсохнет, после чего его высокая температура становится ощутимой.

Выведение пятен утюгом

На чем основано выведение жирных пятен с тканей утюгом?

Устранение с платья жирных пятен нагреванием основано на том, что поверхностное натяжение жидкостей уменьшается с повышением температуры. «Поэтому, если температура в различных частях жирного пятна различна, то жир стремится двигаться от нагретых мест к холодным. Приложим к одной стороне полотна нагретое железо, а к другой хлопчатую бумагу, тогда жир перейдет в хлопчатую бумагу» (Максвелл — «Теория теплоты»). Материал, впитывающий жир, надо, следовательно, помещать на стороне, противоположной утюгу.

Как далеко видно с высоких мест?

Стоя на ровном месте, мы видим землю только до определенной границы. Эта граница кругозора называется «линия горизонта». Деревья, дома и другие высокие предметы, расположенные далее линии горизонта, видны не целиком, а только в верхних своих частях; нижние же части их заслоняются выпуклостью земли. Ведь и ровная суша и гладкое море, хотя кажутся нам совершенно плоскими, на самом деле выпуклы; они составляют часть кривой поверхности земного шара.

Как же далеко видит землю человек среднего роста, стоя на ровном месте?

Он может обозреть местность только на 5 км во все стороны. Чтобы видеть дальше, надо забраться повыше. Кавалерист на равнине может оглядеть местность на 6 км. Моряк, находясь на мачте на высоте 20 м над водой, видит море вокруг себя на 16 км. С верхушки маяка, возвышающегося над водой на 60 м, море видно вдаль почти на 30 км.

Дальше всех могут обозревать землю и море, конечно, летчики. С высоты 1 км открывается вид во все стороны почти на 120 км, если только не мешают облака и туман. Поднявшись вдвое выше, летчик будет видеть кругом в хорошую трубу на 160 км. С высоты же 10 км видно на 380 км.

Для советских воздухоплавателей, поднявшихся на стратостате «Осоавиахим-1» до высоты 22 км, земля расстилалась вдаль во все стороны на 560 км.

Где стрекочет кузнечик?

Посадите кого-нибудь посреди комнаты с завязанными глазами и попросите его сидеть спокойно, не поворачивая головы. Затем, взяв в руки две монеты, стучите ими одна о другую в разных местах комнаты, но примерно в одинаковом расстоянии от ушей вашего товарища. Пусть он попробует угадать место, где щелкнули монеты. Это ему не удастся: звук произведен в одном углу комнаты, а товарищ указывает на совершенно противоположную точку.

Если вы отойдете в сторону, ошибки будут уже не так грубы: теперь звук в ближайшем ухе вашего гостя слышен немного громче, и благодаря этому можно определить, откуда звук исходит.

Этот опыт объясняет, почему никак не удается заметить стрекочущего в траве кузнечика. Резкий звук раздается в двух шагах от вас справа. Вы смотрите туда, но ничего не видите, звук же явственно доносится уже слева. Вы поворачиваете туда голову, но не успели сделать это, как звук уже доносится из какого-нибудь третьего места. Поразительное проворство кузнечика способно привести вас в недоумение, и, чем быстрее вы поворачиваетесь в сторону стрекочущего звука, тем быстрее совершаются эти прыжки невидимого музыканта. На самом деле насекомое спокойно сидит на месте, и его прыжки — следствие обмана слуха. Ваша ошибка в том, что вы поворачиваете   голову, помещая ее при этом как раз так, что кузнечик одинаково удален от ваших ушей. При таком условии (вы уже знаете из только что описанного опыта) легко ошибиться: стрекотание кузнечика раздается впереди вас, но вы по ошибке относите его в противоположную сторону.

Значит, если хотите определить, откуда доносится звук кузнечика, пение кукушки и другие отдаленные звуки, вы должны не поворачивать глаза на звук, а, напротив, отворачивать их в сторону. Впрочем, мы это и делаем, когда, как говорится, «настораживаемся».

Эхо

Когда произведенный нами звук, отразившись от стены или другой преграды, возвращается и вновь достигает нашего уха, мы слышим эхо. Оно может быть отчетливо лишь тогда, если между возникновением звука и его возвращением проходит не слишком мало времени. Иначе отраженный звук сольется с первоначальным, усилит его; звук тогда «отдается», например в больших пустых комнатах.

Вообразите, что вы стоите на открытом месте, а прямо перед вами в 33 м возвышается изба. Хлопните в ладоши: звук пробежит 33 м, отразится от ее стен и вернется обратно. Через сколько времени? Так как он прошел 33 м туда и столько же обратно, то есть всего 66 м, то вернется он через 66:330, то есть 1/5 секунды. Наш отрывистый звук был настолько короток, что успел прекратиться меньше чем в 1/5 секунды, то есть прежде, чем пришло эхо; оба звука не слились — они слышны были раздельно. Каждое односложное слово — «да», «нет» — мы произносим примерно в 1/5 секунды; поэтому односложное эхо мы слышим, находясь на расстоянии всего 33 м от преграды. Эхо же двусложного слова при таком же расстоянии сливается со звуком слова, усиливая его, но делая неясным; отдельно мы его не слышим.

На каком же расстоянии должна быть преграда, чтобы можно было отчетливо слышать двусложное эхо, например от слов «ура», «ого»? Произнесение таких слов длится 1/5 секунды; за это время звук должен успеть пройти до преграды и обратно, то есть двойное расстояние от преграды. Но в 2/5 секунды звук проходит 330 X 2/5 = около 132 м.

Половина этого — 66 м — и есть наименьшее расстояние до преграды, могущей породить двусложное эхо.

Теперь вы уже сами рассчитаете, что для трехсложного эха требуется расстояние в сотню метров.


Часть 1       Часть 2       Часть 3       Часть 4      Часть 5        Часть 6



Главная    Новости    К уроку     К экзамену    Великие физики    Справочник     Занимательная физика    Проверь себя    Шаровая молния          В  начало страницы

Учителю физики и его ученикам © 2016