Почему у пингвинов не мерзнут лапы? И еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого
Шрифт:
Вдобавок верхний слой обычно находится в контакте с холодным воздухом. То же самое происходит при замерзании воды в озере. Разная скорость расширения в толще воды неизбежно приведет к появлению пузырьков воздуха, которые не смогут всплыть, потому что на поверхности уже образовалась ледяная корка.
Чтобы избежать появления пузырьков, необходимо охлаждать воду очень медленно, без больших перепадов температуры, вызывающих разное расширение. При медленном охлаждении воздуху хватает времени, чтобы всплыть на поверхность и испариться прежде, чем
Хань Ин Лоук
Эдинбург, Великобритания
Если вам не удалось изготовить прозрачный лед даже из кипяченой воды, возможно, все дело в фильтрации и кипячении. Например, газ может быть растворен в воде даже после кипения, жесткую воду понадобится деионизировать, чтобы очистить от газа.
Кроме того, при остывании воды полезно ограничить доступ воздуха к ней, например закрыть сосуд пищевой пленкой. Постарайтесь дойти до точки замерзания, охлаждая воду медленно, сверху вниз, может быть, в полистироловой емкости, закрытой сверху пленкой. Не пользуйтесь вакуумными емкостями, поскольку стекло – слишком хрупкий материал.
Хотя количество вымерзающего газа не зависит от метода замораживания, постепенное достижение температуры замерзания позволяет получить хороший толстый кусок прозрачного льда. Со временем начнет появляться мутный лед, тогда процесс можно будет остановить.
Джон Ричфилд
Деннесиг, Южная Африка
В воде содержатся растворенные газы. Когда вода замерзает, газ вытесняется из нее и образует пузырьки, которые остаются во льду и придают ему непрозрачный вид.
Чтобы сделать прозрачный лед, необходимо взять не холодную, а теплую воду, поскольку в ней содержится меньше растворенного газа. Кроме того, попробуйте уменьшить мощность морозильной камеры, чтобы газ успевал выходить из воды в процессе замерзания. Я попробовал этот способ и убедился в его эффективности.
Габриэль Соуза
Кембридж, Великобритания
Боюсь, автора вопроса соблазнила профессиональная фотография из тех, на которых в скотче лежат вырезанные вручную кубики плексигласа, изображающие лед. Плексигласом заменяют лед потому, что в ярко освещенной студии он быстро растает. Присмотревшись, автор вопроса заметит также на менисках других напитков мелкие стеклянные пузырьки из тех, которые не исчезают в нужный момент.
Мартин Хасуэлл
Бристоль, Великобритания
Через край
«Если налить игристое вино или пиво в сухой бокал, оно вспенится. Если бокал влажный, этого не произойдет. Если налить немного игристого вина в бокал так, чтобы оно вспенилось и пена дошла до краев, затем дать пене осесть, можно быстро долить бокал до краев, зная, что пена не потечет через край. Почему?»
Х. Сидней Кертис
Хауторн, Квинсленд, Австралия
Пиво, игристые вина и другие шипучие напитки – жидкости, чрезмерно насыщенные газом. В термодинамике известны газы, образующие пузырьки в растворенном состоянии. Их количество зависит от температуры воды и атмосферного давления.
Давление этих пузырьков может достигать 30 атмосфер при диаметре всего 0,1 микрометра. Поскольку растворимость газов увеличивается с ростом давления (закон Генри), газ снова переходит в растворенную форму так же быстро, как вышел из нее.
Пузырьки могут образовываться вокруг частиц пыли, неровностей поверхности и царапин. Эти очаги – гидрофобные, в них возникают воздушные карманы, которые разрастаются сначала без формирования мелких пузырьков. После достижения критического размера воздушный карман лопается и превращается в выгнутый пузырь, радиус кривизны которого достаточно велик, чтобы предотвратить самосхлопывание.
Д.П. Мейтленд
Кафедра теоретической и прикладной биологии,
Университет Лидса, Западный Йоркшир, Великобритания
Кроме того, здесь наблюдается каскадный эффект. Когда количество пузырьков достигает определенного критического числа на единицу объема, само по себе это создает физический дисбаланс и приводит к появлению новых пузырьков.
Очагами образования пузырьков могут стать различные шероховатости. Мельчайшие кристаллы солей (например, сульфата кальция) остаются на стенках бокала, если его сушили на воздухе методом испарения, после того, как ополоснули жесткой водой. Если бокал вытерли посудным полотенцем, на стенках остались частицы волокон хлопка. Пыль может осесть в бокал, если он постоит вертикально достаточное время. А мелкие царапины присутствуют на внутренней поверхности всех бокалов, кроме самых новых.
Когда внутри бокал влажный, все кристаллы солей растворяются, любые частицы волокон уже не служат очагами пенообразования. Но почти вся пыль и царапины остаются на прежнем месте. Однако они уже будут смочены жидкостью, а новая порция жидкости, насыщенной газом, достигнет их очень медленно, в процессе диффузии. Пузырьки все равно будут появляться, но с такой скоростью, что каскадный эффект уже не возникнет. В итоге пена не перельется через край.
Аллан Дидс
Дейвентри, Нортгемптоншир, Великобритания
Чтобы продемонстрировать описанное выше, возьмите бокал и старательно смажьте его изнутри растительным маслом, которое лучше покрывает поверхность, чем вода. Затем налейте в бокал газированный напиток, например лимонад. Вспенивание будет нулевым или минимальным. Добавьте несколько миллионов очагов вспенивания в виде столовой ложки сахарного песка, и образование пены будет подобно извержению вулкана.
Рональд Бленкинсоп
Уэстклифф-он-Си, Эссекс, Великобритания