Космос у тебя дома
Шрифт:
Этот опыт можно усовершенствовать, создав в стакане дополнительное разрежение воздуха. Налейте в тонкостенный стакан до самого края воду, накройте его промокательной бумагой или хорошо впитывающей воду бумажной салфеткой. Сверху положите стеклянную пластинку и аккуратно переверните стакан вверх дном. Как только вода немного впитается в бумагу, снова переверните накрытый стакан и поставьте его на всякий случай в тазик, на дно которого предварительно положите что-нибудь мягкое — тряпочку или губку. Осторожно, без перекоса приподнимите стеклянную пластинку. Стакан поднимется вместе с ней. При впитывании воды в промокашку в стакане образовалось разреженное пространство, а наружное давление с силой прижало пластинку к стакану. Теперь к весу воды прибавился и вес самого стакана. И чтобы оторвать стеклянную пластинку, понадобится некоторое усилие.
Разрежение — остыванием
Если в предыдущем опыте разрежение в стакане достигалось за счет удаления воды из герметически закрытого для воздуха стакана, то сейчас мы проделаем опыт, где разрежение происходит за счет охлаждения воздуха.
Возьмите две глубокие тарелки, в одну налейте холодную воду, в другую — теплую. На поверхность воды в тарелках положите по одной пробке. Пробку, которая плавает на холодной воде, накройте перевернутым стаканом. Воздух в стакане сожмется и вытеснит воду. Вода останется в таком небольшом количестве, что пробка уже не будет плавать, а опустится на дно тарелки. Перед вами маленькая модель водолазного колокола. Настоящий водолазный колокол в виде стального ящика без дна или цилиндра, открытого с одного конца, опускается на дно реки или другого водоема, в котором нужно произвести какие-то работы. Воздух внутри сжимается и не впускает туда воду. В колоколе могут находиться рабочие. Воздух для дыхания подается в колокол под давлением. Более совершенные устройства для подводных работ называются кессонами.
Возьмите второй стакан, хорошо его прогрейте сначала теплой водой, а затем кипятком и быстро накройте им пробку, которая плавает на теплой воде во второй тарелке (теплая вода здесь нужна для того, чтобы горячий стакан при опускании в воду не лопнул). Сначала пробка опустится вместе с водой, а затем, по мере остывания стакана и, конечно, воздуха внутри него, вода с плавающей на ней пробкой будет подниматься, и при полном охлаждении стакана ее уровень станет выше воды в тарелке.
Нагретый воздух, охладившись, уменьшился в объеме. В стакане давление понизилось, и наружное атмосферное давление вогнало в стакан воду.
Воздух побеждает железо
Это очень известный опыт. Он описывается во всех учебниках физики, но выполнить его по этим описаниям в домашних условиях невозможно — надо иметь специальную банку, да и она придет в негодность после первого же опыта.
Инженер Е. И. Орлов, автор многих интересных опытов по физике, предложил простую и удобную постановку этого опыта дома.
Для удачного выполнения его от вас потребуется умение быстро и хорошо произвести пайку. Если вы сами еще не умеете паять, пусть кто-нибудь вам поможет.
Приобретите жестяную банку с фруктовым соком. Банка должна быть большая — емкостью не меньше 0,8 литра. Гвоздем надо пробить в крышке с краю небольшое отверстие. Напротив, тоже с краю, нужно пробить еще одно такое же отверстие. Теперь можно будет легко вылить содержимое банки в какую-нибудь посуду (сначала перевернутую банку хорошо потрясите, а потом сок потечет сам). Если у вас банка не с соком, а с компотом, то вместо второго маленького отверстия в крышке надо вырезать отверстие, через которое можно удалить из банки фрукты. После этого банку надо вымыть, залить на одну четверть водой и наложить на большое отверстие заплату из жести, тщательно пропаяв края заплаты оловом.
Если же банка из-под сока, то после заполнения ее на одну четверть водой одно маленькое отверстие в крышке запаяйте.
Банку с налитой в нее водой поставьте на огонь. Вода скоро закипит, и пар будет стремительно вылетать из оставленного отверстия. Пусть вода хорошо покипит несколько минут, чтобы из банки удалился весь воздух, а пространство над водой было бы заполнено только паром.
Приспособления для пайки должны быть наготове и находиться под рукой. Быстро снимите банку с огня и запаяйте отверстие. От тщательности и быстроты пайки зависит успех опыта.
Поставьте банку под струю холодной воды. На ваших глазах жестяная банка сомнется так, как будто кто-то сжал ее могучими невидимыми руками.
Что же произошло? Как уже говорилось, воздух из банки был вытеснен паром, пар под действием холодной воды сконденсировался, превратился в воду, и над ее поверхностью образовался вакуум. Банка, довольно прочная для хранения небольшого количества фруктового сока, совсем не была рассчитана на то, чтобы из нее удаляли воздух и подвергали действию могучего атмосферного давления.
Если во время опыта вы услышите свист или шипение— это значит, пайка неудачная. Надо распаять только что запаянное отверстие, прочистить его и снова поставить банку на огонь и повторить все, что было проделано раньше.
Модель шлюза для выхода в космос
Принцип устройства шлюза для выхода космонавта из корабля в открытый космос такой же, как и у шлюзовой системы, через которую проходят суда, когда им нужно обойти плотину гидроэлектростанции или перейти из одной реки в другую. Только масштабы другие и в одном случае приходится иметь дело с воздухом, а в другом — с водой.
Сделайте небольшую модель действующей шлюзовой камеры, где воздух условно будет заменен водой. Модель ни в коем случае не претендует на сходство с теми устройствами, которые применяются на космических кораблях. Цель нашей модели — познакомиться с принципом работы шлюзового отсека космического корабля.
Большая жестяная открытая банка из-под консервов будет нашим «космическим кораблем» в поперечном разрезе.
Внизу сбоку прорежьте ровное круглое отверстие диаметром в два сантиметра, а снаружи банки против вырезанного отверстия нужно будет припаять консервную банку размером поменьше (например, от сгущенного молока) со сделанным в ней вырезом. Она будет играть роль шлюзовой камеры. Вырез надо выполнить очень аккуратно, особенно в дне. Дугообразный вырез в дне должен плотно охватывать цилиндрическую поверхность большой банки. В «шлюзовой камере» против отверстия в стенке, на которой она будет припаяна, вырежьте такое же отверстие и на том же уровне. Для лучшего соединения «шлюзовой камеры» с корпусом «корабля» у ее вертикальных стенок нужно отогнуть жесть в виде полосок шириной в пять миллиметров. Отогнутые полоски должны, охватывая стенку большой банки, плотно к ней прижиматься. Прикрепите временно проволокой нашу «шлюзовую камеру» к корпусу «корабля» и оловом пропаяйте все места соединений.
Наша маленькая модель космического корабля в разрезе готова. В прорезанные отверстия вставьте изнутри бутылочные пробки, предварительно обрезав их и тщательно подогнав, чтобы они плотно закрывали отверстия и не пропускали воду.
Когда все будет готово, налейте в модель корабля и в его шлюзовой отсек воду, чтобы она перекрывала отверстия со вставленными в них пробками. Вырежьте из дерева фигурку космонавта в скафандре и с воздушным баллоном на спине, привяжите к нему нитку, закрепив ее второй конец внутри «корабля», и положите «космонавта» на воду. Он будет плавать на ней, как бы находясь в состоянии невесомости. Затем выньте изнутри пробку, введите в «шлюзовую камеру» фигурку на нитке и закройте отверстие пробкой (нитка не помешает), откройте изнутри второе, наружное отверстие. Вода из «шлюзовой камеры» выльется. Выпустите фигурку наружу в «открытый космос», а пробку вставьте на место. Вход в «корабль» проделайте в обратном порядке. Откройте наружное отверстие, введите в «камеру» фигурку «космонавта», закройте пробкой наружное отверстие, налейте из стакана воду в «шлюзовую камеру», этим вы как бы создали в камере нормальное атмосферное давление. Затем откройте внутреннее отверстие и впустите «космонавта» внутрь «корабля». Отверстие закройте.