Горизонты техники для детей, 1971 №11

Опыт, описанный Жюлем Верном

Вы читали, наверное, книгу Жюля Верна «Гектор Сервадак»? А если не читали — прочитайте обязательно.

Книги Жюля Верна хороши не только своей занимательностью, — в них содержится очень много самых разнообразных научных сведений. Читатели затаив дыхание от невероятных событий, стремительно развивающегося сюжета, от необыкновенных приключений отважных героев тут же, попутно знакомятся и с географией, и с биологией, и с астрономией, и с физикой, и с механикой, и со многими другими науками.

Конечно, научные сведения, сообщаемые Жюлем Верном, не выходили за пределы того уровня, которого достигла наука при его жизни, но и сейчас они представляют большой интерес.

В «Гекторе Сервадаке» герои этого романа попали на астероид. Они назвали его — Галлией.

Астероид мчится в космическом пространстве все дальше и дальше удаляясь от Земли. На нем живет несколько человек, образовавших маленькую колонию.

Приводим один эпизод из жизни колонистов этого астероида:

«Этот же день был примечателен переходом одной из стихий Галлии в новое физическое состояние; на сей раз способствовали этому сами колонисты.

После их окончательного переселения с острова Гурби на Теплую Землю им было необходимо ускорить замерзание Галлийского моря. Путь по льду облегчал сообщение с островом, выиграли бы от этого и охотники, получив более обширное поле деятельности. Итак, в тот день капитан Сервадак, граф Тимашев и лейтенант Прокофьев собрали все население на высокой прибрежной скале, которою заканчивался мыс.

Вода в море не застывала, хотя была довольно низкая температура. Это объяснялось ее полной неподвижностью: морскую поверхность не волновало ни малейшее дуновение. Как известно, в этих условиях вода не превращается в лед даже при температуре на несколько градусов ниже нуля, но простого сотрясения достаточно для того, чтобы она мгновенно замерзла.

В назначенный час явилась также и маленькая итальяночка со своим юным другом Пабло.

— Поди сюда, моя голубка, — подозвал ее капитан Сервадак, — и скажи нам, сумеешь ли ты бросить в море кусок льда?

— Конечно, — ответила девочка, — но только мой друг Пабло бросил бы ледышку куда дальше!

— А ты все-таки попробуй!

И Гектор Сервадак вложил кусочек льда в детскую ручонку, сказав:

— Смотри во все глаза, Пабло! Увидишь, какая волшебница наша Нина!

Нина размахнулась, и льдинка полетела в водную гладь…

И тут же раздался оглушительный скрежет и треск, подхваченный где-то далеко, за пределами горизонта: вся вода на поверхности Галлийского моря мгновенно превратилась в лед!»

Здесь фантастичны только масштабы, но суть явления совершенно реальна, научно обоснованная.

Кристаллические вещества плавятся и затвердевают при одной и той же температуре, постоянной для данного вещества (при условии, что давление не изменяется).

Лед, например, тает при 0°, а вода замерзает при этой же самой температуре.

Для того, чтобы лёд растаял, нужно, нагрев его до 0°, продолжать добавлять тепло. Это дополнительное тепло идет на разрывание связей между молекулами, образующими кристаллы льда и на увеличение теплового движения молекул. Но температура в процессе таяния будет сохраняться постоянная, равная 0°.

Вода в лед превращается при той же температуре 0° и эта температура не изменяется, пока данное количество воды не замерзнет.

Но вода, как и другие жидкости, принимающие при затвердевании кристаллическую структуру, обладает интересным свойством: ее можно переохлаждать, то есть доводить до температуры 10° ниже нуля. При этом вода не должна подвергаться сотрясениям и в нее ничего не должно попадать.

Мы с вами сейчас проделаем опыт, описанный Жюлем Верном, но разница будет в том, что мы его проделаем не с водой, а с более удобным для опыта веществом, да и масштабы будут более скромные. Мы проделаем опыт с гипосульфитом — кристаллическим веществом широко применяемым в фотографии. Когда будете покупать гипосульфит, обратите внимание, чтобы он состоял из крупных кристаллов и был сухой.

Наполните стеклянный пузырек кристаллами гипосульфита. Затем поставьте его в кастрюльку с теплой водой и начните ее подогревать. Нужно добиться, наклоняя пузырек из стороны в сторону, чтобы весь гипосульфит расплавился, превратившись в прозрачную жидкость. Вода ни в коем случае не должна попадать во внутрь пузырька.

Сделайте из бумаги пробку и пропустите через нее стеклянную трубку от пипетки. Когда вы заткнете пузырек, узкий конец трубки должен входить в расплавленный гипосульфит. А наружный конец трубки накройте ваткой, чтобы в него ничего не попало. Пузырек поставьте в укромное место для Предохранения от сотрясений.

Через некоторое время (2–3 часа) пузырек остынет до комнатной температуры и на ощупь будет холодный. Осторожно снимите с трубки ватку и бросьте в трубку кристаллик гипосульфита. Он должен быть достаточно крупным, чтобы застрять в узком конце трубки.

На ваших глазах от конца трубки стремительно начнется кристаллизация всего содержимого пузырька. Гипосульфит затвердеет.

Но вы помните, что плавление и затвердевание кристаллических веществ происходит при одинаковой температуре. И если вы возьмете в руки пузырек, который несколько секунд назад был совершенно холодным, вы почувствуете, что теперь он горячий.

Тепловая энергия выделилась в результате быстрой перестройки молекул гипосульфита, переходящего из жидкого в твердое состояние.