Горизонты техники для детей, 1966 №1

Физика вокруг вас, ребята!

Этот немаловажный вопрос мы решим при помощи физики. Как многим из вас известно, одним из способов переноса тепла является конвекция — взаимное перемещение холодных и нагретых масс вещества. В результате нагрева вода или воздух расширяются и одновременно уменьшается их удельный вес. Более легкая вода или воздух по закону Архимеда поднимается вверх, над холодным массами воды или воздуха. Место нагретого воздуха занимает холодный воздух, который более тяжелый. Отсюда практический вывод из вопроса, поставленного в заголовке статьи: всякое вещество следует нагревать снизу. Итак, сосуд с водой надо ставить на нагревательный прибор, а радиатор, служащий для отопления комнаты, должен находиться как можно ближе пола.

А как охлаждать воду?

Давайте точно так же рассуждать. Охлажденная вода имеет больший удельный вес (вес единицы объема воды). По закону Архимеда, такая тяжелая вода утонет в массе более легкой, теплой воды, В результате этого холодная вода соберется на дне сосуда. Поэтому, если поставить сосуд на холодную поверхность, например, на лед, то в нем будут всё более охлаждаться только нижние слои. Если же бросим кусок льда в сосуд (лед будет плавать по поверхности воды), то начнется непрерывный процесс перемещения воды в сосуде: холодная направится вниз, а теплая поднимется вверх, на место холодной. Вода в сосуде быстро охладится. Так рассуждая, мы сможем дать ответ на вторую часть вопроса: охлаждать вещество надо сверху сосуда, в котором оно находится.

Некоторые могут мне возразить, говоря, что не торопясь, можно греть сверху, а охлаждать снизу. При этом пришлось бы затратить больше времени. Ведь перенос тепла осуществляется не только за счет конвекции.

Можно было бы согласиться с этим утверждением только в том, случае, если бы нагревание сверху сосуда или охлаждение снизу велось в сосуде с тепловой изоляцией; из такого сосуда тепло не уходило бы и не поступало извне.

В обычных условиях дело обстоит совсем иначе. Нагреваемая находящимся сверху нагревательным прибором вода отдает больше тепла воздуху над сосудом, чем воде на дне сосуда. Надо было бы воспользоваться слишком мощным нагревательным прибором, который мог бы подавать достаточное тепло для нагрева всей воды в сосуде. Советую вам проделать опыт с нагревом воды находящимся сверху нагревательным прибором. Результат опыта будет таков: на поверхности сосуда вода закипит, а на дне будет теплая.

Не случайно охладители в холодильниках находятся в верхней части холодильного шкафа, а не в нижней. Тот, кто не знает закона физики, делает огромную ошибку при пользовании холодильником, храня рыбу на охлаждающей плите холодильника.

Рыба снизу замерзает, а сверху портится.

Теперь, ребята, думаю, что не будете делать ошибок, какие зачастую совершают неопытные физики.

На рисунке 1 вы видите 11 кроликов. Перерисуйте их и разрежьте рисунок вдоль прерывистой линии (см. рисунок) на четыре части A-B-C-D.

Рис. 1

Если затем эти части установить порядке, показанном на рис. 2, то один кролик исчезнет, превращаясь в яйцо, а если расположение частей будет таким, как на рисунке 3, то появится новый, двенадцатый кролик.

Перерисуйте через копировальную бумагу рисунок 1.

Разрежьте его вдоль прерывистой прямой и передвиньте влево нижнюю часть рисунка. У вас должно получиться изображение, как на рис. 2. Как видите, исчезло одно лицо, а осталась лишь шляпа. Выражение остальных лиц изменилось.