Перельман Я.И. - Знаете ли вы физику (1107596), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Однако эти сплавы не занимают первых мест в ряду легкоплавких металлов. Металл галлий плавится при еше более низкой температуре — при 30" С, т. е. буквально тает во рту. Галлий-- 31-й элемент таблицы Менделеева, открытый более полувека назад, а еше ранее предсказанный Менделеевым как «эка-алюминий». Галлий находит себе практическое применение главным образом для замены ртути в термометрах. Плавясь при ЗО" С*', он кипиг только при 2300" С, т.
е. бывает жидким в широких температурных границах, от 30 до 2300г С. Так как существукп сорта кварцевого стекла, плавящиеся при ЗООО' С, то изготовление галлневого термометра технически осуществимо. Галлиевые термометры для температур до 1500" С уже изготовляются.
1 О Платина с температурой плавления 1800" С 40» давно потеряла первое месго н ряду тугоплавких металлов. Известны металлы, температуры плавления которых выше, чем для платины на 500-- !000 градусов и более. Это иридий (2350" С), осмий (2700' С), тантал (2800е С), вольфрам (3400" С). Вольфрам является самым тугоплавким из всех известных металлов (он применяется для нитей накала электрических лампочек). 141 ,4.а Стальные брусья при высокой температуре 41в теряют значит.ельную часть своей прочности. При 500' С сопротивление скали на разрыв вдвое меныпе, чем при О' С; при 600" С вЂ” втрое меньше; при 700' С вЂ” почти в 7 раз меньше.
(Более точные данные: если прочность при 0' С принята за 1, то прочность при 500' С равна 0,45; при 600' С--О,З; при 700' С-- 0,15.) Поэтому при пожаре стальные сооружения рушатся под действием собственной тяжести. 142 ,4 а а) Если бы вода в бутылке замерзла, сгекло 4 4я расгрескалось бы под давлением расширяющегося льда, Однако при указанных условиях вода и Расплавленный галлия может быль переохлажден почта на В градусов, т.
е. оставаться жидким даже при 2О' С. 152 , втбутылке замерзнуть не может. Для ее замерзания ";,„, З35езбуется не»олько понижение темпера»уры до 0" С, йО и отнятие скрьпой теплоты плавления в количестве ,.'., фз);калорий на каждый грамм замораживаемой воды - - ' ф4ежду тем окружающий буз ылку лед имее~ темпсратуру 0 С (он тает), и. следовательно, тепло не будет перехолиз ь о г волы ко льду: при ранено гве ' ' 'тквитератур з акой переход невозможен.
А раз нез огтйятия тепла от волы прн О С, то вода остапе»ся в ,'жидком состоянии. Опаса»ься за целость бутылки иозтому не приходится б) Вода не замерзнет ни в той бутылке, которая Нп;;,'льду, ни в той, когорая в воде. Раз температура 'в'„'.,т»бонх случаях равна О' С, то вола в бутылке х»в!)адится ло 0 С, но не замерзнет, потому что не «Фз)кет отдать окружающей среде скрыл ой тепло гы плавления: при равных температурах пе происход»п з)ерйхола тепла М~Ф.З ,я~ Так как удельный вес льла при О С равен ~9~3» 0,917, то при обычных условиях лед на воде - йяа)!ает. Но при нагревании волы удельный вес ее у)(фньшается. При 100" С он ранен 0„96, в такой воде :Й~ех»к та»о»це» о льла все еще будет плавать.
Продолжая 'зи»1Греввть волу (под повышенным давлением), мы при ",)~-'"; С доведем удельный вес ее до 0,917: в зтой воде ";.,'.ле4 можез нахолиться ниже уровня поверхности, не :Опускаясь па лно и не всплывая. При 200' С мы '4у~м иметь воду с удельным весом 0,86, т. е. воду, —,, 'у)»теряя легче льда лед в такой горячей воле лолжен —::: 4ЬЙуть. Надо заметит»ь чзо лед, который мы наблюлаем Л, зафи; . обычных условиях, ес» ь лишь один из видов -~;:,".)41е»рдой воды; при других условиях (при лру»ом ;:.,"1)ниневии) образуются иные виды льда со свойствами, ..
г,-~~з)ичными от обычных. При опьггах английского ', фйзика Бриджмена нал свойствами тел пол весьма '-: ФЦс)»ким (до 30000 ат) давлением было найдено шесть :,; й(((«внчных видов льда: их обозначают номерами: лед .4, лед !! и т. л. Оказывается. лед ! легче воды на ;;„-,'-46 — ',,"14%. Ос»альные пять нилов льда»злотнее воды :,":;)лФ»аз »)--на 22%, лед Ш - па 3%, лел 1У на 12%, :-::„-:;:";;ЖЛ „У вЂ”.на 8%, лед У! — на 12%. значит, из шести известных видов льда только ;.х4Ю!!1н-,может плавать на воде, все прочие в ней тонут. 153 1 4А ,а,< То, чз о в трубах подвалов вода замерзае ~ 'ФаФ, часто не в морозные дни, а в оттепель, многим представляется совертпенно необъяснимым.
Это озадачиваютцее явление находит себе, однако, естественное объяснение а плохой .геплопроводности почвы. Тепло проходит через землю так медленно, что минимум температуры наступает в тючве позднее, чем на поверхности земли; чем глубже, тем опоздание больше. Часто случается поэтому, что за время морозов почва на глубине пролегания водопроводных труб, а также подземные помещения не успевают охладиться ниже нуля; — и вода в таких трубах еще не замерзает; лишь потом, когда над землей наступает уже оттепель, под землго проникают о.п олоски морозов.
Самая низкая температура под землей совпадает во времени с повьппеиием температуры воздуха над землей: трубы замерзают, когда над землей уже о.шепель. 145 ,а я Противоречие между объяснением явления «Ф~~ и результатом расчета произогпло оттого, что преувеличен был размер поверхности, по которой лезвие конька соприкасается со льдом.
Соприкосновение со льдом происходит не по всей поверхности, ограниченной контуром опоры, а лишь в высгупаю1цих точках, совокупная плошадь которых, по-видимому, не превышает О, ! см' (т. е. 10 мм1). При таком условии давление веса конькобежца (60 кг) составляет не меньше 60: 0,1 =600 кгс/см2, т. е. не меныпе величины тото порядка, при котором осуществляется требуемое теорией понижение температуры таяния льда. Точно так же, когда сани, весящие с кладью полтонны, опираклся полозьями на снег, площадь действи ~ельного соприкосновения полозьев со снегом не превышает 0,5 см'„' получается давление свыше 1000 ат.
Если мороз очень силен„ то давление коньков и полозьев оказывается недостаточным для понижения температуры таяния льда на необходимое число градусов, и тогда катание на коньках, как и езда на санях, затрудняются: из-за отсутствия водяной смазки заметно возрастает трение. 1 Ф~~ Точка з.аяния льда понижается на 1!'130 градуса с ьФ%Э~ повьппеннем внешнего давления на одну атмосферу. Не надо думать, однако, ч-ю цод достаточным давлением можно заставить лед таять при сколь угодно !за :=.=::-', низкой температуре. Г!онижение точки таяния льда !:,,:;, оз давлением имеет границу: более чем на 22 градуса ':":;.;; 'понизить ее нельзя.
Это насгупае1 при давлении в 2200 аз Следовательно, лед нн пол каким давлением не можез плавиться при температуре ниже — 22' С. Кататься ,",".." с 'легкосп,зо на коньках при морозе сильнее — 22' С ;"" 'невозможно. Эзо объясняется тем, что под лавленнем =;-';:- сийще,2200 ш лед превращается в особое видоизменение, '-,.- $)злее плотное, чем обыкновенный лел, и, следовательно, Щйимающее меньший объем: давление уже не помогае1 ,; '.', ему переходить в жидкое сосюянне :;; зт,.й~ у «Сухим льдом» называют в 1ехнике замерзшую -':;:, $4Ф / 4/ ° УГЛЕКИСЛОТУ. ЕСЛИ жИЛКУЮ УГЛЕКИСЛОТУ, ЗаКЛ1О- .' "„' чанную в баллоне под большим давлением (70 ат), ',",, ифнускать в возлух, 1о она испаряется так интенсивно, '": .(чО'.остаток ее замерзает (пол лейсзвием холода при ',-',типареиии), образуя ргяхлунз снегообразнуго массу.
, ~нфессоваиная в плотную массу, она превращается ';"из'сктлошное тело, весьма похожее па лел Замечательная особенность углекислого «льда» та, '-' ', ЧтзОГ НРИ НаГРЕВаНИИ ОН НЕ 1аЕт В жИДКОСтЬ, а ПРЕВРаша- - вт(ся сразу в газ, минуя жидкое сосгояние. Это ! "' тгредставляет большое удобство при пользовании уг;,'-, т))о))КИСЛЬ)М «ЛЬЛОМ» ЛЛЯ ОХЛажЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ: -1аЯ, ОН :-ИФ'смачивает и даже не увлажняег продуктов.
О1скзла -;. И' название «сухой лел» (рис. 103, 104) Глаеебрпзный Соз ж '~'.103з Слева: жидкая у~ лекислота в закрытом толстостенном фФлоие; над ней — ее пары. Правее: когда кран открыт. жидкость Вз(ледсгвие понижения давления вскипаез Вверху справа баллон )ЗЭК«овен, чтобы вылить углекислоту в мешок, подвязанный к крану. зззбкзусп)шва: мешок окружается конденсированными парами углекислоты, которая внутри несо замерзает (в. 147) 155 Рис. !04. Из мешка с углекислотой высыпается снегообразная масса; булучи спрессовала она дает «сухой лед» (в. )47).
Другое преимущество углекислого «льда» перед обыкновенным состоит в т.ом, что сухой лед холодит гораздо сильнее обыкновенного -- раз в пятнадцать. Испарение его, к тому же, крайне медленно; вагон с фруктами, охлаждаемый сухим льдом, может находи.гься в дороге по десять дней без смены запаса твердой углекислоты*>.
1~~~ ,4кь Болыпинство людей убеждено, что водяной ьИя«пар белого цвета, и очень удивляются, слыша, что это неверно. В действительности водяной пар совершенно прозрачен, невидим и, следовательно, не имеет вовсе цвета. Тот белый туман, который в обыденной жизни называют инаром», представляет собой не пар в физическом смысле слова, а воду, распыленную в мелкие капли. Облака также состоят. не из водяного пара, а из мельчайших водяных капелек. 1~+~ ,ййъ Раньше закигтит вода сырая, так как она ьФ л» содержит в растворе воздух.
Чтобы разъяснить, «' Пользуясь шариками сухого льла, американлы пересылают мороженое в простых бумажных пакетах, причем продукт бывает в пути ло 40 часов. Холодяпгее действие сухого льда, помимо его низкой температуры ( — 80' С), обусловлено еше и тем, что образующийся при его возгонке газ также довольно холоден (О' С): обволакивая сухой лед, газовый покров зтот замедляет таяние. Для продуктов углекислый газ совершенно безврелен: к тому же ои значительно уменьшает пожарную опасность, препятствуя распространению огня. С )933 г.
производство сухого льла налажено в Ленинграде. )5б „;:,~~хзчвэму присутствие растворенного воздуха ускоряе~ ; -'5!з',угеиие, надо войти в некоторые подробности ;""":,"' Кипение, в отличие от испарения. состоит в появ-''айййи пузырей пара внутри на~ реваемой жидкости. "',,,ч~~5х становится возыожныы только тогда, когда дав."';дайма пара лосгигает величины, не меныпей, нежели ,','яйгхвленне атмосферы на поверхность, передающееся по ",:,::!Щ~пэйу Паскаля внутрь ': - '!!йзвестно, чго при !ОО' С давление насыщающего °,,",~~ц~пгого пара равно ат мосферному. Это относится, ' "-'~ануй!!око, голько к зому случаю, ко~да пар насыщает 7.,'тв5Псурансзво над плоской поверхностью воды. Дав-"";!!фвйе-насыщенного пара внутри пу5ырька, образовав;,,-яцегося в воде, должно быль меньше атмосферного ,",,'!й~йьше, чем близ плоской водяной поверхности при ..' ''к!~.
же температуре. Причина та. что молекулы„ ;„~)г5кз5даюп!ие вогнутую поверхность жидкости, ле~ ко , ь!!!ййатываются ек~ вновь. Значит, уже при сравнительно !; 'дгй~)льшом числе освободившихся молекул внутри ,". К5чзцрька наступает такое состояние, когда число ежей~~ундно освобождающихся молекул равно числу за"~цюат6Фаемых. Это и еси, состояние насыщен и я, ," 'кЖда данное просгранство заключае.г при данной г..:Мкй!Ературе наибольшее количество пара,-- состоя' ',„.~ййг 'при котором давление пара наибольшее, Ясно, ,':,'."а~о:~наибольгпее давление внутри пузырька меньше, "'5!йй!';нхад плоской поверхпошью воды, где оно равно :" 'веккпсферному. Чем водная поверхность кривее, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
