Читать книгу "Чердак. Только физика, только хардкор - Дмитрий Побединский"

ЖИДКИЙ АЗОТ

tкип = −196 °С

СУХОЙ ЛЕД

tсубл = −78 ℃

Если мы хотим, чтобы облако расплакалось, у нас есть два способа. Первый способ – это посыпать облако какими-то крупными частицами. Дешевый вариант – это цемент в виде порошка, более дорогой вариант – это йодистое серебро. В результате на этих крупных частицах образуются большие капли, которые выпадают в виде дождя. И второй способ – это охлаждение облака для усиления естественной конденсации. Для этого в туче распыляют жидкий азот или сухой лед. Эти вещества обладают очень низкой температурой, и общая температура в облаке немного понижается. Этого понижения достаточно для того, чтобы образовывались более крупные капли, которые выпадают в виде дождя. Ну и, конечно же, цена вопроса. Самый простой способ – это закидать все цементом, однако образующийся дождь получается очень грязным и противным. А вот качественный разгон облаков стоит около 2,5 миллиона долларов.

4.4. Народные приметы о погоде. Миф или правда?

Существует огромное множество народных примет о погоде. Некоторые из них появляются благодаря многолетним наблюдениям и обобщению фактов. Некоторые – просто шуточные фразы, не имеющие ничего общего с действительностью. Давайте рассмотрим самые известные и найдем им физическое подтверждение.

Ласточки низко летают – к дождю

Стандартное объяснение таково. Ласточки – насекомоядные птицы. В основном они любят охотиться на мух и комаров, залетая в их рой и выхватывая их на лету. Перед дождем влажность воздуха повышается, на крылышках насекомых начинают конденсироваться маленькие капельки, насекомым становится тяжелее летать, и они опускаются к земле. Вероятно, чтобы делать частые передышки. Соответственно ласточки устремляются за ними и летают на небольшой высоте.

Но, во-первых, влажность может меняться и по другим причинам, не только из-за приближающегося дождя. А во-вторых, недавние исследования с помощью замедленной съемки показали, что при полете мух и комаров вокруг крылышек образуются микровихри, эффективно стряхивающие маленькие капельки. А комары даже не боятся дождевых капель и могут пролетать их насквозь! Так что эта примета не больше чем миф, хоть и очень красивый.

Пузыри на лужах – к долгому дождю

Вот тут посложнее. Дело в том, что пузыри на лужах образуются всегда. Только вот время жизни у них всегда разное. Иногда они очень быстро исчезают, и мы не успеваем их заметить. Но иногда они держатся очень долго. Почему же так?

Разница эта зависит от влажности. Когда образуется пузырь, с его поверхности сразу начинает испаряться влага. Если влажность небольшая, то испарение происходит очень интенсивно, стенка пузыря быстро становится тонкой, и он практически сразу лопается, ускользая от нашего взора. Соответственно при большой влажности испарение происходит слабо, и пузырь живет намного дольше, в течение нескольких секунд.

Значит, длительность дождя зависит от влажности. Действительно, короткий дождь выпадает из небольшой тучи, которая быстро появляется, быстро выплакивает дождь, быстро исчезает. Поэтому влажность не успевает подняться. Но длительные дожди проливаются под большой тучей, под которой влажность уже успела подняться. Так что пузыри на лужах – это действительно верный признак длинного дождя.

Дым стелется по земле – к дождю

Достаточно известная примета со следующим простым объяснением. Перед дождем влажность воздуха более или менее повышается, поэтому на частичках дыма конденсируется влага. В таком случае дым становится тяжелее, поэтому стелется по земле, а не поднимается ввысь.

Скорее всего, это неправильное объяснение, ведь частицы дыма наверняка горячее воздуха, поэтому конденсация на них будет затруднена. При конденсации выделяется скрытая теплота фазового перехода из газа в жидкость, что только увеличивает температуру дыма. К тому же конденсированный пар не всегда тяжелее воздуха. Например, пар из чайника очень легок и быстро устремляется вверх.

Однако эта примета работает, значит, у нее должно быть какое-то объяснение. Дело в том, что плотность у сухого и у влажного воздуха отличается. И при одинаковом давлении и температуре влажный воздух будет легче, чем сухой, как бы странно это ни казалось. Все дело в том, что масса молекулы воды меньше, чем молекулы кислорода и азота, из которых состоит воздух. Поэтому при увеличении влажности в одном кубометре воздуха доля легких молекул воды будет расти и этот кубометр будет легче!

Обычно дым поднимается вверх по простому закону Архимеда. Он горячее, легче, поэтому сила Архимеда выталкивает его вверх. Но если сам воздух становится легче, то выталкивающая сила уменьшается и дыму ничего не остается, кроме как стелиться по земле. Грубо говоря, теперь воздух и дым поменялись ролями: дым стал тяжелее воздуха, поэтому стелется по земле. Примета доказана!

Кстати, раз влажный воздух легче, то этим можно объяснить уменьшение атмосферного давления перед дождем. Ведь оно обуславливается тяжестью столба воздуха, нависающего над нами. Понижением давления объясняется чувствительность суставов, зубов, головные боли, сонливость перед дождем. Во всем виновато давление!

4.5. Почему жара так утомительна?

Жара вызывает чувство сонливости и усталости. Почему это происходит?

Температура человеческого тела около 37 градусов Цельсия. И при температуре воздуха 30 градусов человеческое тело должно охлаждаться, ведь тепло переходит от более горячего тела к более холодному. Но мы почему-то чувствуем совсем противоположное: при такой температуре воздуха нам жарко.

Дело в том, что человек теплокровен, и он может вырабатывать тепло внутри себя для поддержания постоянной температуры тела. В холодную погоду нам это очень сильно помогает, ну а в жаркую погоду мы от этого немного страдаем. Тогда почему мы не можем выключить свою внутреннюю печку и довольствоваться только окружающей теплотой?

Давайте представим: даже если нет физической и умственной нагрузки, в организме происходят реакции катаболизма, в ходе которых сложные вещества переходят в более простые, а их организм использует в качестве источника энергии. Конечно же, эти реакции неидеальные, и КПД далеко не 100 %, поэтому очень много энергии теряется в виде тепла. Но и остановить эти реакции мы не можем, потому что в них вырабатываются вещества, необходимые мозгу, сердцу и другим жизненно важным органам. Остается только один способ избавиться от излишнего тепла – это сбросить его.