Перельман Я.И. - Знаете ли вы физику (1107596), страница 13
Текст из файла (страница 13)
груженной части тела иг и ига' Отсюда следует, меж:,иь' ду прочим, что так как 'Ф: средний удельный вес человеческого тела меньше Рис. 7ь техническое ивимсисиие удельного веса сухого песка, то человек не может быть с головой засосан сыпучим песком. При этом чем меньше будет оп делать движений, тем мельче углуби'гся он в песок: движения лишь помогают его погружению. Приложимость закона Архимеда к песку находит себе применение в технике--для очищения каменного угля от посторонних примесей.
Сырой уголь, подлежащий очистке, бросают на песок, удельный вес которого подобран так, что он больше удельного веса каменного угля, но меньше удельного веса той породы, которая к углю примешена. Чтобы сделать песчинки подвижными, сквозь песок непрерывно пролувается снизу вверх воздух, проникающий через сито под песком, От давления продуваемого воздуха, т.
е. ог скорости воздушного потока, зависит и удельный вес песка. Очутившись на песке. зерна угля и куски породы разделяются: уголь остается на поверхносги, а порода утопает в песке, проваливается сквозь сито и собирается в приемник. Устройство аппарата показано на рис. 71. Свойство жидкости принимать в состоянии не- 63 3 весомости шарообразную форму наглядно доказывается знаменитым опытом Плато: оливковое масло, введенное в равноплотную с ним смесь спирта с водой, собирается в форме шара. Однако установить точными измерениями, что получающийся шар геометрически правилен, невозможно. Поэтому опыт Плато дает лишь приближенное доказательство интересующего нас положения. Безусловно же строгое доказательство доставляет нам 74 Рис.
72. Капля >лержияастся натяже- нием поверхностной пленки (а. б4) :1!.'::::::;,':"явление совершенно нз другой области, а именно- '"':"" радуга Теория радуги утверждает, что малейшее отклонение ';.'=;" !формы дождевых капель от теомегрически правильного ,.'~~:'.'::,:",::Шара должно заметно сказаться на виде радуги, а при :-.:"'-'более значительных отклонениях радуга вовсе не может ~~,'-!-::чзбразоваться, Так как свободно падающая капля не.'„';";'-'',.;::весома (см.
вопрос 50), то здесь мы и имеем' искомое ; ~,'::;::: доказательство. ~.".":;:"~,а Вес капли зависит от величины поверхнос.гного %У~Ф» натяжения жидкости: капля отрываешься гогда, 'й(:.':,:,:,:.когда ее вес досгаточен для разрыва поверхностной ~~!:::пленки на шейке образующейся капли. Из рис. 72 )~'-',:'видно, что если радиус шейки сужения равен г, ~:,,;:;;;а коэффициент поверхностного натяжения о (Н;:м), то ф';",.:;-',: отрыв капли произойдет в .тот момент, когда 2кго = тли, $!!г откуда масса капли 2пго Рп=-- --, 'Ф„' к )я!:; Чем больше поверхностное на гяжение, тем капли е -.'гяжелее, Но известно, что с повышением температуры ~,",,,::поверхностное натяжение уменьшается — для воды на ~"',.:,':,.''.:0,23% на каждый градус.
При температуре ) 00' С т':..::-'-::,поверхностное натяжение воды ослабевает на 23% по .";.,сравнению с величиной его при 0' С, а при 20 С :оно на 4,6% меныпе, чем при О С. Значит, при :Ч)стывании воды в самоваре от !00' С до комнатной температуры (20' С) вес капель должен возрасти на 95,4 -77 77 -О 24 »а или на 24% величину весьма заметную. 75 65'. а) По закону Борелли* > высо~а поднятия смаг ° чиваюп1ей жидкости в трубке обратно пропорциональна диаметру трубки.
В стеклянной трубке с просветом в 1 мм вода поднимается на 15 мм. Значит. в трубке с просветом в 1 мкм вода поднимается в 1000 раз выше: на 15 м! б) Выше всех других жидкостей поднимается в капиллярных трубках расплавленный калий (плавится при 63'' С) в стеклянной трубке с диаметром проспав 1 мм калий поднимается на 10 см. При диаметре канала в 1 мкм подъем должен равняться 1О см !000=100 м. в) В трубке данного диамет ра жидкость поднимается тем выше. чем больше ее поверхностное натяжение и меньше плотность. Зависимость эта выражается формулой 2о рйй=-, г где л--высота поднятия, о- — коэффициент поверхностного натяжения, г — -радиус просвета трубки, р---плотность жидкости.
С повышением температуры поверхностное нат.яжение падает гораздо быстрее, чем уменьшается плотность р жидкости. В итоге высота л должна уменьшаться: горячая жидкость поднимается в капиллярных трубках ниже холодной. Высота поднятия жидкости в капиллярной трубке 66 6а не зависит от того, погружена ли трубка отвесно или под каким-либо углом к горизонтальной плоскости, Во всех случаях высота поднятия„т. е. вертикальное расстояние от мениска до поверхности жидкости, одинакова. В нашем случае жидкая нить в трубке при наклоне на 30"" будет вдвое длиннее, чем при ее отвесном положении, но высота мениска над уровнем жидкости в сосуде будет та же. Столбик ртути в стеклянной трубке имеет обе 67 7а свободные стороны выпуклые, так как ртуть не смачивает стекла. Поверхность, обращенная к узкому концу, имев~ меныпий радиус кривизны, чем противоположная; давление ее на ртуть поэтому больше а' Часто назмааемому также азаконом Юраном :,;".", - (задача 65), и столбик вытал'г', .кивается в сторону широкого конца Столбик воды жидк осе и, ,смачивающей сгекло,— - ограни"-''- чен с обеих сторон во) нутыми менисками, причем мениск в уз:, .
кой части трубки имеет меньший радиус кривизны, чем в широкой. „', . более изогнутый мениск сильнее тРубвв, волевой стов- увлекае г жидкость, и оттого бвв — в узкому. Нв во ";-".; йталбик воды перемещается свел»ем свойстве воды и сторону узкого конца трубки, ь)так, сголби«и жи о и боРьбы с звсухои (в б7) ?.'-"' гаются в трубках по противоположным направлениям. ртутный — к широкому концу, водяной — - к узкому ';- (рис. 73). Способность воды самой переходить в капиллярных -'-':::";::,'.;-каналах из широких трубочек в узкие имеет важное значение для сохранения влаги в почве. «Если верхний '=.;.: слой почвы плотен, т. е. содержит в себе узкие ,':"~.::: 'канальны, а нижние слои рыхлы, т. е.
содержат в себе ~~,"."', много широких канальцев, то,— пишет агроном :„";:: ' А. Н. Дудинский,— — верхний слой легко пополняется во;:-:!-'::: дай из нижнего слоя. Если же, наоборо~, нижний слой плотен, а верхний рыхл, то верхний рыхлый слой, высохнув, не принимает влагу из нижнего слоя (так как вода не переходит из узких канальцев "~!" в широкие, но лишь из широких в узкие) и остается -'.:!!,'. поэтому сухим». Отсюда вьпекает и одно из средств борьбы с засухой---рыхление поверхностного слоя почвы: «Для сохранения в почве влаги раз рыхл яют по '"~;:::.;: '-возможности чаще самый верхний слой ее на глубину ::"',-': '',:;.: 2 см или даже менее; при этом узкие канальцы, образовавшиеся в этом слое, разрушаются и заменяются более широкими, не могущими всасывать воду =.::.
снизу. Этот верхний рыхлый слой высыхает, но не ):у может принять воду из более узких канальцев ниже:б„'лежащего слоя почвы; поэтому он не проводит ее з,;;:.",::к поверхности, но предохраняет собой всю остальную .-'-.";::,.'; толщу почвы ат иссушающего действия ветров и сол::,." нечных лучей» Мы видим здесь один из поучительных примеров того, как ясное понимание, казалось бы, незначитель- Рис. 74.
Вода подтекает оод пластинку на дне [в. 68). Рис. 75 Ртуть нс по,иокаст под пластинку на дне (в. 68Ь ног о физического факта. приводит к чрезвычайно важным практическим мероприятиям. нь Поверхностное натяжение жидкости исчезает со- 9» вершенно при критической температ.уре: жидкость утрачивает способность собираться в капли и превращается в пар при любом давлении.
Несмол ря на свою необычайную тонкость*' 7п %Уа около 5 !О в см„поверхностный слой жидкости оказывает на охватываемую им массу жидкости огромное давление. Оно достигает лля некоторых жидкостей десятков тысяч атмосфер, т. е. равно лесяткам тонн на квадратный сантиметр. и Повсркяостная пленка жидкости состоит из одного слоя молекул. кв В сосуле с водой деревянная пластинка, положен<За ная на дно, всплывает потому, конечно, что вода проникает 71ол пластинку.
Ост ается объяснить, почему вола пол деревянную пластинку проникает, а ртуть пол стеклянную -- не проникает. Надо иметь в виду, что, как бы плотно ни прилегала пластинка ко лну, межлу ними неизбежно буде.( оставаться т.онкий промежуток. У краев этих тесно сближенных поверхностей вола, смачивающая и дерево, и стекло, образует вогнутость, обращенную к свободной от жидкости прослойке (рис. 74); эта вогнутость, как вогиугый мениск„втягивает воду в промежуток между пластинкой и дном. Иное дело в случае ртуэи и стеклянной пластинки. Стекло не смачивается ртутью; поэтому между стеклянной пласт никой и стеклянным же дном ртуть образует вьшуклостсн обращенную к свободной прослойке; выпуклость эта давит наружу н не допускает ртуп, пол пластинку (рис.
75). Существование этого давления делает поня гным '~:,.=:",.слабую сжимаемость жидкое.гей: жидкости все~да силь)«.":;~-;,::; 'нейшим образом сдавлены, и прибавка к десяткам ;"':~(~;:;,',:-':,тысяч атмосфер еще даже целой сотни азмосфер мало В)~'.,-:-',меняет дело. Удобнее, казалось бы, устраивать водопроводные 7 '4~;::У 1~ краны гю образцу самоварных, г. е. поворотные, „«'.
а не винтовые. Не делается жс этого потому, что :,:„:поворотные краны быстро привели бы в не~однос1ь домовую водопроводную сеть. Закрывание отверстия ''к',.-«;,! крана сразу, т. е. внезапная остановка течения воды '«.::"««':,,':-::,.в. трубе, вызывает опасное согрясение сети так на,,;":,,',.:- Йь1ваемый гидравлический удар. Автор учебника ~~~~!::,:„:: гидравлики проф.
А. В. Дейша сравнивает гидравличес- ~.",",,'::,"-,кий удар с ударом поездного сост ава, получив~пего Ф-:-;: =-~!::-;;:«толчок от паровоза и набежавшего на упор: «В этом случае буфера перво~о от упора вагона «у«!'.;::::,;сожмутся инерцией напираквцих сзади вагонов, пока Ф~~.";:,, все ва~ оны не остановятся. Затем пружины буферов Р переднего вагона будут стремиться распрямизься„пока Х не отбросят все вагоны назад. Волна сжатых буферов побежиэ назад о«первого валлона к последнему. Если в копне поезда стоит тяжелый паровоз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
