Перельман Я.И. - Знаете ли вы физику (1107596), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Мы видим, следовательно, что на дне самого глубокого океана пузырек воздуха не может приобрести плотность воды. Как бы глубоко под водой пи находился воздушный пузырек — -хотя бы на глубине 13,5 км (наибольгпая глубина океана близ Антильских островов),— -он должен непременно всплыть на поверхность. 1 5 Кто думает, что Сегнерово колесо вращается 0 ги вследствие отталкивания его водяных струй от воздуха, тот, естественно, должен быть убежден, *' Как показали опьпм самого последнего времени, воздух приобретает плотность, большую плотности водИ, лишь под давлением 5000 ат.
Это отвечает глубине погружения в 60 км! !25 что в пустоте оно вращаться не будет. Но вращение Сегнерова колеса происходит вовсе не по такой причине. Сила, толкающая трубки прибора, действует не вне его, а внутри: это — разность давления воды на открытую и закрытую части трубки, Избыток давления нисколько не зависит от того, находится ли прибор в пустоте или в воздухе. Поэтому в пустоте Сегнерово колесо должно вращаться не только не хуже, чем в воздухе, но из-за отсутствия сопротивления среды--лучше.
Полобный опыт в видоизмененной форме (пистолет под колоколом воздушного насоса при выстреле приводит во вращение силою отдачи маленькую карусель) был успешно выполнен американским физиком проф. Г. Годдардом. По той же причине должна лететь в пустоте и ракета, движимая силою отдачи, а вовсе не путем отталкивания вытекающих из нее газов от окружающего воздуха, как думали в старину (и продолжает сейчас еще думать много людей, даже среди инженеров, у нас и за рубежом). 1 6 Кубический метр влажного воздуха есть смесь 0%3 кубометра сухого воздуха с кубометром водяного пара. Может показаться поэтому, что кубометр влажного воздуха должен быть тяжелее кубометра сухого воздуха — именно на вес заключенного в нем пара. Такое заключение, однако, ошибочно: влажный воздух, напротив.
оказывается легче сухого. Причина кроется в том„что давление каждой составной части газовой смеси меньше ее общего давления (которое и для сухого и для влажного воздуха одинаково): при уменьшении же давления уменьшается и вес единицы объема газа. Разъясним подробнее. Обозначим давление пара во влажном воздухе через ~' 'атмосфер (~'<1). Давление сухого воздуха в кубометре смеси выразится через 1 — ): Если вес кубометра пара при рассматриваемой температуре и атмосферном давлении обозначить через г, а вес кубометра сухого воздуха — через д, то при давлении Г' атмосфер 1 м' пара весит Р, 1 мз воздуха весит (1 — ~'),у. Общий вес кубометра смеси равен Уг+!1 — Х) ) ! ) Легко убедиться, что если г < ц (а так в действительности и есть: водяной пар легче воздуха), то 7г+(1 — ) ) ц(ц, т. е.
кубометр смеси воздуха с паром легче кубометра сухого воздуха. Действительно, раз г ( ц, то верны следующие неравенства )г =.)ц, .~с+ц ~.)ц+ ц. й+ц — 1Ч -ц, .)г+(1 -.)') ц~ц. Итак, при одинаковом давлении и температуре кубометр влажного воздуха не т яжелее, а л е г ч е, чем кубометр сухого воздуха 1 чУ / квну Самое высокое разрежение, до какого может %У / быть доведен газ посредством современных воздушных насосов, одна стомиллиардпая атмосферы„ т.
е. 1О " ат. В старых, долго работавших пустотных электролампочках устанавливается примерно ~акая степень разрежения воздуха. Чем дольше работает пустотная лампочка, тем сильнее разрежается в ней воздух: после 250 часов горения в раз в тысячу (вследствие притяжения образующихся ионов стенками и другими частями колбы). азо Кто никогда не пробовал вычислять.
сколько мо10о ЧУОа лекул воздуха остается в литровом сосуде при разрежении в сто миллиардов раз, тот едва ли сможет хоть приблизительно отгадать эю число. Сделаем расчет. В одном кубическом сантиметре воздуха при давлении в 1 ат содержится молекул (число Лошмидта): 27000000000000000000=27. 1О'а. В одном кубическом дециметре-- в 1000 раз больше: 27-1От'. После разрежения в сто миллиардов (1О") раз должно оставаться молекул 27 10 ':1О'' =-27 1О'о=270000 миллионов.
Это в 135 раз больше, чем людей на земном шаре! Наделяя жителей Москвы этими молекулами, мы могли бы каждому выдать почти 'по сотне тысяч штук...*' и С учетам роста населения кажному жнтслю Москам в конно 80-х годоя молекул Лосталось оы мснынс! (Примеч. редл !27 Интересен состав молекулярного населения этого так называемого «пустого» сосуда по химическому признаку. Вот он: 200000000000 молекул азота 65000000000 » кислорода 3000000000 » аргона 450000000 » углекислого газа 3000000 » неона 20000 » криптона 3000 » ксенона Не странно ли, что такое многочисленное и разнообразное скопление молекул мы обозначаем нередко словом «пустота»? Каждому москвичу досталось бы из этой «пустоты» тысяч по 50 молекул азота„ тысяч по 15 кислородных молекул, около 700 молекул аргона.
сотня молекул углекислого газа, по штуке молекулы неона, и только криптоном и ксеноном пришлось бы наделить всего несколько тысяч граждан. Молекулы воздуха, безусловно, подвержены 169 . %У~» силе тяжести, несмотря на то, что всегда находятся в быстром движении (порядка скорости ружейной пули).
Притяжение их Землей уменьшает ту слагающую их скорости, которая направлена от земной поверхности, и тем самым препятствует молекулам атмосферы удалиться в мировое пространство. На вопрос же, почему молекулы атмосферы не упали все на землю, надо ответить, что они беспрестанно и падают вниз, но — как тела абсолютно упругие — отскакивают от встречных молекул и от земной поверхности и потому оказываются всегда витающими на некоторой высоте над землей.
Высота верхней границы а.гмосферы определяешься скоростью самых быстрых молекул. Хотя средняя скорость молекул земной атмосферы равна примерно 500 м~с, отдельные молекулы могут приобретать в несколько раз большую скорость. Немногочисленные молекулы достигают семикратной скорости (3500 м/с), при которой они взлетают до высоты »~ 3500' Ь= -- =-- — -ж600 (км). 2я 2. 98 Этим и объясняется присутствие следов атмосферы на высоте 600 км над земной поверхностью.
1га ж;хУ Мы привыкли думать, что газ всегда целиком лчУ заполняет предоставленный ему объем. Кажутся йозтому совершенно невозможными такие условия, при которых одна часть резервуара занята газом, а другая — пуста. Резервуар, наполовину заполненный тйзом, является в нашем представлении физическим 'абсурдом. Очень легко, однако, придумать условия, когда такое парадоксальное явление должно осуществиться. ' 3ообразите вертикальную трубу, простирающуюся от земной поверхности на 1000 км вверх.
Сообщите ее внутреннее пространство с окружающим воздухом. Он займет в трубе нижние 500 — 700 км„а верхняя часть на протяжении сотен километров будет свободна от газа — безразлично, открыта ли труба или закрыта. Значит, газ ие всегда улетучивается нз открьпого сасуда, граничащего с пустотой.
,С небольшим количеством газа, в особенности газа ' тяжелого и при весьма низкой температуре, можно ' было,бы получить то же явление в сосуде значительно меньшей высоты, например в несколько десятков метров. 1Ч. ТЕЕ1ЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ вол носы 11!. Происхождение шкалы Реомюра. Почему на шкале Реомюра точка кипения воды обозначена числом 80? Н2. Происхождение шкалы Фарешейта.
Почему на шкале Фаренгейта точка кипения воды обозначена числам 212? НЗ. Длина делений на шкале термометра. Одинаковы ли градусные деления на шкале ртутного термометра? А на шкале спиртового? 114. Термометр для течператур до 750' С. Можно ли устроить ртутный термометр для температуры до 750" С? 115. Градусы термометра. В брошюре Карпентера «Современная наука», переведенной на русский язык Л. Н. Толстым и упоминавшейся ранее (в.
53), имеется следующий довод против правильности устройства наших термометров: «Градус не есть одно и то же в начале и в конце лестницы температуры. Уже одно то, чз о градусы термометра суть равные пространственные деления, доказывает, что отношения их ко всему объему жидкости, расширяющейся от одного конца трубки до другого, не можез- оставаться постоянным». Карпентер желает сказать, что если, например, длина деления, соответствующая одному градусу, равна ! мм, то миллиметровьш цилиндрик ртути при 0' С составляет более крупную долю объема всей ртути, чем такой же цилиндрик при 100" С, когда обгний объем ртути увеличивается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
