Разгадывая тайны Бытия… Книга не для всех

23. Почему сосиска при варке лопается всегда вдоль, а не поперёк?

Не знаю, сколь долго я «топырился» на диване, — минут десять, или… — да только безмятежность мою нарушил запах горелой картошки, просочившийся из кухни. Бросился туда и вижу: картофельные кругляки в центре сковородки подгорели даже сверху, а вот, вода в кастрюльке с сосисками ещё выкепеть не успела. Правда, в воде плавали уже не сосиски… — они лопнули и разворотились так, что и глядеть страшно! Однако, лопнули они почему-то вдоль.

Но, почему же вдоль? Всегда вдоль! — этот вопросик заставил меня тут же — и напрочь! — забыть о перекусе и воротиться к письменному столу. Я схватил какой-то оборванный листок бумаги, авторучку и… — рука так и застыла над этим листком, — понятно: отсутствует физико-математическая модель явления.

А почему, собственно, сосиска вообще лопается при варке, поперёк ли, вдоль?… — начал я рассуждения с этого вопроса, ну, чтобы хоть с чего-то начать. А лопается она, конечно же, оттого, что её какие-то силы распирают изнутри. Ага! — Вот он, этот миг: начало построения модели!

Но, что же может распирать её изнутри? Коли снаружи, — тогда бы сосиску сжимало, а тут… Значит, силы, возникающие внутри, — и об этом красноречиво свидетельствует опыт повара-неудачника, — намного превышают внешние воздействия. Отсюда следует, что для простоты рассуждений, — главное достоинство и смысл построения модели явления! — внешние воздействия можно попросту отбросить.

Внутренние силы… Теперь на них было направлено всё моё внимание. А взялись эти силы, — мыслительный процесс на глазах приобретал стройность и грацию пьяного бегемота, — ну, конечно же: они появились в результате воздействия теплоты кипящей воды на сырую субстанцию с отдалённым привкусом «говяжьего мяса», коим, согласно этикетке, сосиска и набита. И вода, входящая в эту субстанцию (по всей видимости, «для веса»), начала тоже закипать, выделяя пар. А он, этот пар, — а он, голубчик, и создаёт в субстанции давление, одинаково действующее, по закону Паскаля, во всех направлениях! Теперь всё ясно. Теперь дело за техникой!

Я с удовольствием принялся за вычисления.

Вот, почему сосиска будет лопаться при варке всегда вдоль

Любителям точных наук и вычислений добавлю, что давление следует измерять в «паскалях», силу, разрывающую сосиску напрочь, — в «ньютонах», а диаметр и длину последней, — в «метрах». Остаётся лишь посожалеть, что в наших магазинах сосиски на метры не продают.

Ободрённый столь счастливым ходом событий, я тут же ответил и на другой «кухонный» вопрос, возникший в связи с подгоревшей картошкой.

24. Почему опытные повара предпочитают иметь дело с чугунными сковородками, а не со стальными?

Задачка эта не показалась мне столь трудной. Чугунные сковородки всегда массивны, — чугун уж больно хрупок, — и дно их прогревается более равномерно, чем у «фитюлек», сделанных из тонкой стали. Если такую тонюсенькую сковородочку поставить на огонь, то дно её над огоньком просто раскалится, а на краях разогреется не так сильно. Вот, и подгорела картошечка в центре.

Хрустя «чипсами» и закусывая их горечь сосисками, разделанными «под орех», — уж больно скоро они сварились! — подумал: а надо ли было кастрюлю, в которой они варились, закрывать крышкой?

25. Почему вода в закрытой кастрюле закипает быстрее?

Нет, не надо было её закрывать, — вот, и не доглядел, не успел… — к такому выводу привели меня ошмётки знаний средней школы, каким-то чудом сохранившиеся в сознании, замутнённом «верхним» образованием.

Как сейчас помню: 539 калорий на грамм! — именно столько теплоты необходимо сообщить каждой граммульке воды, чтобы её испарить напрочь! И если не закрыл бы злополучную кастрюльку, то и испарилась бы водица без дурных последствий. А так, — осел пар на крышке в виде капелек, — в виде конденсата, — и вернул нагреваемой водичке свои калории: каждый грамм пара по 539 калорий! Как тут устоять, — вот, и закипела вода раньше времени!

Итак, на испарение грамма воды уходит 539 калорий теплоты. На испарение же грамма уксуса — всего 87 калорий. Так, почему же медики советуют для снижения температуры больного применять повязки, смоченные уксусом, а не водой. Казалось, вода здесь была бы уместнее: она при испарении отберёт куда больше теплоты от нагретого тела. Ан нет!

Да, есть о чём задуматься. А тут ещё и старина седая вспомнилась: пушки-то… — их, ведь, тоже уксусом охлаждали, а не водой.

26. Почему для быстрого охлаждения нагретого тела гораздо лучше использовать уксус, а не воду… а если воду, то горячую?

На мой, «незамыленный», взгляд технаря дело здесь вот, в чём. Поскольку для испарения воды необходимо большее, чем для уксуса, количество тепла, то и в «кондицию» вода входит гораздо медленнее уксуса. Пока там она ещё нагреется, отбирая от охлаждаемого тела по 1-й калории на грамм (удельная теплоёмкость воды) с повышением температуры на каждый градус! — А каждый грамм уксуса тем временем, уже испаряясь, отбирает по 87 калорий. Это, конечно же, не 539 «водяных» калорий, но… — как там про синицу в руке и журавля в небе?

Ещё более предпочтителен уксус был при охлаждении старинных пушек: там надо и тлеющие от предыдущего выстрела крупинки пороха успеть загасить, и ствол охладить, не оставить следов охлаждающей влаги (чтобы не подмочить новый пороховой заряд) — и всё это проделывать быстро: противник-то не ждёт!

В неспешной же домашней обстановке бутылки с пивом вполне можно охлаждать и тряпицей, хорошо смоченной — горячей! — водой (с холодной водицей охлаждённого пивка придётся ждать дольше). Здесь уже всё без обмана: горячая вода, испаряясь, будет отбирать все 539 калорий, — каждый её грамм!

А, сколько же это энергии, — 539 калорий, — ежели без «дураков»?

27. Сколько энергии выделяется при конденсации из пара одного грамма воды?

Ну, если без дураков, то совсем просто, — я схватил карандаш, клочок бумаги… и всё оказалось, действительно, просто.

539 калорий… если перевести это в «джоули» — есть такая единица измерения энергии (одна «калория» тянет на 4,18 «джоуля»), — то получим 2260 «джоулей». Или, что то же самое, 230 «килограммометров» непосильной работы! Короче, при конденсации на крышке нашей кастрюли всего 1-го грамма воды, в кипящую воду возвращается столь много энергии, что её хватило бы для поднятия груза весом 230 килограммов, — конечно же, плавно и без рывков! — на высоту 1 метр! И это всего 1 грамм воды! — Чудеса!

Ах, вот почему… — теперь-то мне стал ясен и другой вопрос…

28. Почему в парной так жарко?

А что ж тут неясного?! Входя в парную, мы «плёхаем» целый ковшик горячей воды, — а это не менее литра, а то и двух! — на раскалённые камни. Энергия горячих камней идёт на испарение воды (её шарики на раскалённых плоскостях, подскакивая и крутясь, уменьшаются в размерах прямо на глазах!), а затем возвращается при конденсации влаги на стенах парной и на всех, кто в ней находится в этот благословенный момент. А 1 литр воды, — это тебе не 1 грамм, а, значит, выделяемая энергия — не «230 килограммов на высоту 1 метр», а… 230 тонн! О-го-го!

Здесь уместен вопрос: почему же на камни следует плескать горячую воду, а не холодную? — А ты попробуй, плесни холодной водицы, — и сразу услышишь ответ… с верхних полок, по-русски! Дело в том, что холодная вода, забрав энергию от камней, сперва должна дойти до кипения, а потом уже… — однако, она не успевает этого сделать и разлетается мельчайшими капельками по парной в виде густого тумана. В таком горячем тумане, во-первых, тяжело дышать, — говорят: «сырой» или «тяжёлый» пар, — а во-вторых, этими капельками горячей воды можно просто ошпариться.

В парной — хорошо! Да только жарко. Кстати, жара в парной может достигать и высоких температур: 100 градусов по Цельсию и более! А, как же люди-то…

29. Почему в парной человек выдерживает температуру воздуха в 100 градусов по Цельсию, обжигается водой уже при 70-и градусах, а железом — даже при 50-и?

А, люди — как люди. И ничего странного здесь нет. Дело в том, что тепловые воздействия на своё тело человек ощущает посредством изменения температуры кожи. Ну, а температура кожи определяется величиной и знаком теплообмена с внешней средой: если она выше температуры среды, то тепловой поток идёт через кожу в окружающее пространство, и ощущается холод; а если наоборот (как в нашем случае), то ощущается нагрев, жара, ожог…

Таким образом, всё определяется величиной теплового потока, поступающего из среды (перегретый воздух парной, горячая вода, нагретое железо) через кожу. А, тепловой поток, в свою очередь, зависит от плотности среды (чем выше, тем больше поток) и от её теплопроводности (та же зависимость).

Итак, парная. Воздух имеет довольно малую плотность, а, потому, даже нагретый до высоких температур, он не содержит сколь-нибудь заметного запаса энергии. Кроме того, низкая теплопроводность воздуха не позволяет вступать в процесс теплообмена отдалённым его слоям. Таким образом, в парной кожа человека взаимодействует лишь с довольно тонким воздушным слоем, да, к тому же, с пониженной теплоёмкостью. Всё это приводит к тому, что у кожной поверхности воздух сам «стремится» понизить свою температуру, и весьма существенно. Человек, даже при высоких температурах воздуха, ощущает в парной всего лишь «хорошее» тепло.

Водная среда уже более плотна, да и теплопроводность её гораздо больше воздушной, а поэтому в процессе теплообмена участвуют значительные массы воды с достаточным запасом энергии. Всё это и приводит к тому, что у поверхности кожи температура водной среды понижается гораздо менее, чем в случае воздушной… — и человеку становится горячо.

В контакте же с нагретым железом, плотность и теплопроводность которого весьма высоки, температура железного куска у кожи почти не меняется; и человек, даже при не очень большой температуре железной массы, может ощутить ожог.

Ну, ладно. А, сосиски-то — ничего. Даром, что лопнули. Вот поужинаю, высплюсь как следует, а завтра, поутру, смотаюсь-ка за город, — ну, а работа подождёт. — И с этими благими планами отошёл я ко сну, вставать рано придётся.

С утра погода, вроде, установилась хорошая. Облака, вон, кучевые ползут, дождя, похоже, не предвидится.

Летом над озером, куда хотелось бы наведаться, кучевые облака — довольно частое явление. Как сейчас, помню: ползут по небу, ровнёхонькие такие снизу, как по линейке, а сверху — кучерявые, лохматые…

А почему, собственно, кучевые облака имеют подобный вид?

30. Кучевые облака… — почему они снизу ровные, а сверху лохматые?

Кучевые облака снизу подрезаны, как по линейке

Вспомнилось тут из школьного курса физики: «точка росы». — Вот, и объяснение нижней границы облаков! Дело в том, что на высоте образования кучевых облаков, — именно, при тех давлении и температуре, которы сложились на этой высоте («точка росы»! ), отдельные молекулы воды (пар) начинают «склеиваться» в длинные цепочки и гроздья, образуя довольно значительные, потому и видимые, структуры, — (туман). Короче, водяной пар на этой высоте вновь превращается в жидкость, выделяя огромную энергию, — всё те же 539 калорий на каждый грамм! Ну, а молекулярные соединения эту энергию поглощают и начинают разлетаться, — кто в лес, кто по дрова! — «формируя» бесформенную шапку облаков.

Эх, лето, — когда ещё настанет оно! А тут, — зима на носу. Вот, я за город собрался, к родственникам, — а людям не до меня: урожай надо сохранять, овощи в погребá закладывать. Помню, сестрица моей бабушки, двоюродная, — всегда небольшую бочку с водой в погреб ставила. Сказывала, будто это предохраняет овощи от замерзания…

31. Почему большой сосуд с водой, помещённый в погреб, предохраняет овощи от замерзания?

И это — правда! Дело в том, — в какой уж раз меня выручает школьный курс физики! — теплота, необходимая для плавления грамма льда (или, теплота кристаллизации воды, возвращаемая обратно при замерзании), равна 79-и калориям, или поднятию 34-х- килограммовой гири на высоту в 1 метр. В бочке, скажем, 5 вёдер воды, а это 50 литров… — Понятно, к чему клоню? — Это равносильно поднятию на один метр товарного состава в 1700 тонн! Тут овощей не то что до лета, — на десять лет сохранить удастся!

Да. Скоро зима. А, с нею, и зимние забавы, прогулки по льду озера, на речку… А, вода в нашей речушке не всегда замерзает, и в проталинах зимуют утки…

32. Почему зимой утки время от времени с удовольствием ныряют на дно водоёма?

Ах, как люблю я зимой наблюдать за уточками! На улице мороз, в воротник хочется зарыться с носом, а они — в такой холоднющей воде! — б-р-р-р! Конечно же, я понимаю, что в воде они чувствуют себя так же уютно, как и мы в тёплой постели, под шерстяным одеялом! — И, всё же… А тут ещё и нырнёт какая из них на дно, а потом долго и с явным удовольствием трясёт головёнкой — и нос в пёрышки прячет.

А ныряют они время от времени, чтобы согреться. Там, на дне, температура воды «+» 4 градуса по Цельсию, а на морозе — все «—» 15!

Да. Интересно зимой наблюдать за утками на речке! Но, ещё интереснее на озере: там по льду катаются на буерах. Несётся такой, вот, парусник на полозьях, — только ветер гудит в парусе! Любопытно, может ли скорость буера превышать скорость ветра?

33. Может ли скорость буера, скользящего по льду, превышать скорость ветра?

Конечно, может, — здесь и думать-то долго не о чем, — может, если буер пойдёт не по ветру, а под некоторым углом.

Буер может идти со скоростью, превышающей скорость ветра

Но, тем не менее, составляющая скорости буера, совпадающая по направлению со скоростью ветра, не должна превышать последней. И тогда, при малом коэффициенте трения полозьев о лёд и при достаточной силе, воздействующей на парус… Кстати, а с какой силой ветер воздействует на препятствие?

34. Сила, с которой ветер воздействует на препятствие

Тут я живо представил себя на ледяном просторе озера, а ветер, — он прямо валит меня с ног! С какой же силой он меня валит?

Ветер может валить прямо с ног!

Представив себя на льду зимнего озера, да ещё при "—«15-и, я даже поёжился. Странно, а почему, собственно, — тут я обратил внимание и на свои щёки и нос, — почему же, при "—«15-и, они…

35. Почему не отмерзают нос и щёки при температуре "—" 15 градусов по Цельсию?

Вода, как известно, замерзает при нуле градусов, а кровь состоит более чем на 90%, из воды… — так, почему же не отмерзают нос и щёки при «—» 15-и?

А дело в том, что вода замерзает (кристаллизуется) при нуле градусов лишь в тех случаях, когда в ней имеются «центры кристаллизации»: микроскопические инородные частички. И достаточно в стакане воды появиться лишь одной такой частичке… — а, кровь-то, в носу и щеках, — в тончайших капиллярах циркулирует, где никаких центров кристаллизации нет и в помине. — Вот, и не отмерзают!

Ну, а ранней весной, когда станет потеплее, когда с крыш начнут свисать сосульки… — А, кстати…

36. Когда образуются сосульки — при «плюсе» или при «минусе»?

Так, когда же они образуются, эти сосульки? — При «плюсе»? — При «минусе»? Ну, хватит дурачиться: конечно же, они образуются при «минусе». Ведь, при «плюсе» вода замерзать не будет, а так и закапает, и закапает… Ну, а на крышах таяние воды происходит от нагрева их солнечными лучами, от печек… да и мало ли от чего! Вот, вода и побежит с крыш, застывая потом на небольшом холодку и образуя сосульки.

Да что там сосульки, есть вопросик и поинтересней! Хорошим хозяйкам он может очень даже пригодиться. Правда, хорошие хозяйки такими вещами особо не заморачиваются. — Они этим пользуются. А, вопрос касается мокрого белья.

37. Почему лучше всего мокрое бельё «сушить» на морозе?

А, потому! — Потому, что в морозном воздухе мокрое бельё очень быстро «замерзает», и вся вода превращается в тончайший слой льда. Этот ледяной слой, при переносе белья в тёплое помещение, сразу же превращается в пар, минуя жидкую фазу, — происходит процесс сублимации, — и бельё, оттаивая, остстаётся сухим…

Я взглянул на часы. Коли решил за город смотаться, так надо и выполнять задуманное; а книжка подождёт, не привыкать. Время, вот, неудачное, пробки наверняка будут; ну, да проскочим, — и, мигом одевшись, вышел на улицу, к своей, не первой свежести, «хонде».

38. Что значит для нас эта вонючая нефть?

Двадцать восемь минут… — я ещё раз глянул на циферблат наручных часов, будто не доверяя кварцевому механизму, исправно и тактично передвигавшему секундную стрелку. Нет, всё верно — двадцать восемь минут… двадцать девять уже… как торчу в этой вонючей пробке. А пробка растянулась на добрых полкилометра от перекрёстка.

Капот моей «хонды» чуть заметно подрагивает, вокруг тоже не глушат двигатели. Это сколько же бензина ухлопаем — псу под хвост! Я щёлкнул по кубику из прозрачной пластмассы, заполненному бензином, — бренд моей любимой автозаправки, — и в жидкости переместился пузырёк воздуха. Качнувшись, брелок вновь мелко задрожал на цепочке ключа зажигания. В этом брелке, если верить сертификату, содержится ровно один грамм бензина, — чуть более кубического сантиметра…

Интересно, сколько же будет сожжено бензина в этой пробке? Хотя, нефтяная игла… Да, России есть ещё чем гордиться, — ну, скажем, вот этой вонючей нефтью. А и то правда! — Жизнь планеты уже измеряется не унцией золота, как в старые добрые… а баррелем нефти, «задвинувшей» теперь и золото! Я снова взглянул на брелок, — один грамм бензина! Интересно, а сколько же энергии заключено, вот, в этом грамме?

Мне представилась вдруг легковушка, летящая уже целый час по шоссе на пределе полусотни своих лошадиных силёнок, со скоростью в сто километров в час, и сжигая за этот час десять литров бензина. — И тут же пустился в умственные вычисления.

Пятьдесят «лошадей» — это примерно тридцать восемь киловатт… — вспомнил я, правда не без труда, справочник по физике для средней школы, — а если ехать целый час (три тысячи шестьсот секунд), то это… — пятью пять, двадцать пять; шестью шесть, тридцать шесть… семью семь, сорок семь… или вру? — нет, всё верно: это сто тридцать семь мегаджоулей! Значит, при сжигании одного миллилитра бензина выделится четырнадцать килоджоулей энергии! — теперь пробка, начавшая понемногу рассасываться, меня уже не занимала, — … плотность бензина… так… ноль семь, а это значит: при сжигании одного грамма бензина будет уже девятнадцать килоджоулей. Ну, а если учесть и коэффициент полезного действия в пятьдесят процентов… — тут я даже присвистнул, — уже под сорок потянет! — Четыре тысячи килограммометров работы, — этого хватит, чтобы груз весом в четыре тонны поднять на высоту в один метр!