Почему у пингвинов не мерзнут лапы? и еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого
Шрифт:
Какие бы движущие силы ни преобладали, они должны быть достаточными, чтобы преодолеть сопротивление вязкости, препятствующее движению, и диффузию тепла внутри жидкости (которая сглаживает перепады температур) прежде, чем возникнет нестабильный поток. Для потоков, регулируемых силами плавучести, появление нестабильности определяется числом Рэлея: отношение сил плавучести к зависимости сопротивления вязкости от теплопереноса, в то время как для потоков, управляемых силами поверхностного натяжения, соответствующей переменной будет число Марангони, при котором силы поверхностного натяжения заменяют силы плавучести.
В тонких слоях жидкости нестабильный поток принимает форму правильных рядов шестиугольных ячеек независимо от формы сосуда.
Ричард ХолройдКембридж, Великобритания
«Почему печенье, оставленное на ночь без упаковки, к утру становится мягким, а французский багет, пролежавший без упаковки такое же время, твердеет так, что им можно убить?»
В печенье содержится гораздо больше сахара и соли, чем в батоне. Измельченные сахар и соль гигроскопичны, они впитывают влагу из атмосферы, осмотическое давление в сладком печенье гораздо выше. Плотная текстура печенья создает капиллярный эффект и помогает удерживать влагу. В батоне мало соли и сахара, а структура мякиша открытая. Мука не реагирует на влажность в окружающей среде. Поскольку эти продукты делают по-разному, один притягивает воду, другой — нет. Попробуйте поставить опыт с разным печеньем — очень сладким, плотным или воздушным, рыхлым и губчатым. «Показатель ночного пропитывания» увеличивается по мере роста плотности и содержания сахара и соли. Я установил, что если положить в закрытую емкость итальянские бискотти (не очень сладкие и довольно воздушные) и плотное сладкое имбирное печенье, бискотти станут каменно твердыми, а имбирное печенье останется мягким.
Крис ВернойКвинана, Австралия
Батон черствеет, а сладкое печенье остается мягким благодаря гигроскопичности содержащегося в нем белого сахара. Я исследовал это явление в прошлом году, когда в 13 лет участвовал в конкурсе. От участников, требовалось доказать, что кулинария — тоже наука.
Сахар притягивает водяной пар, содержащийся в воздухе, поэтому печенье становится мягче. В батоне сахара нет, следовательно, водяной пар притягивать нечему. Влага из самого батона быстро испаряется, и он твердеет.
Для эксперимента мы взяли три сорта печенья: одно с сахарной пудрой, другое с медом и последнее, контрольное, без подсластителей. Контрольное печенье за ночь потеряло 2,17 грамма воды, медовое — 2,03 грамма, а печенье с сахарной пудрой — 1,23 грамма. Медовое печенье теряло влагу потому, что концентрация воды в атмосфере превышала ее содержание в печенье.
Том УинчЭли, Кембриджшир, Великобритания
Крахмал состоит примерно из 20 % амилозы и 80 % амилопектина. Причина засыхания хлеба — ретроградация амилозы. Разумеется, при этом теряется влага, иначе хлеб не высыхал бы. Но можно позаботиться о том, чтобы из хлеба не испарялась влага, а он все равно станет черствым. Линейные молекулы амилопектина в частицах крахмала, которые в свежем хлебе разделяет влага, сближаются и приобретают более упорядоченную структуру со временем, поэтому хлеб становится жестким.
Этот процесс зависит от температуры, быстрее всего он происходит при температуре чуть выше точки замерзания, а ниже этой точки замедляется. Исследования показали, что хлеб, который хранили при температуре 7 °C (средняя температура в холодильнике), зачерствел так же быстро, как
Элли ТейлорЛондон, Великобритания
Явление, описанное в вопросе, отражено в законодательстве: именно из-за него выпечка иначе облагается налогом на добавленную стоимость. Со сладкой выпечки НДС берется, с хлеба — нет. Теперь у нас есть новое определение: печенье — изделие, которое не черствеет, в то время как несладкая выпечка становится черствой. Какие последствия это может иметь для налогообложения батонов, даже не представляю.
Ричард БатлинЛондон, Великобритания
«Почему жареный сыр становится тягучим?»
В сыре, который не подвергался тепловой обработке, содержатся длинноцепочечные молекулы белка, по-разному скрученные и представляющие собой влажную жирную массу. Когда мы нагреваем сыр, жиры и белки расплавляются, а когда жидкости становится слишком много, цепочки можно растянуть в длинные нити. Возьмите немного расплавленного сыра и потяните, и вы увидите множество тонких ниточек — точно таким же образом можно растягивать и скручивать в пряжу волокна хлопка.
Тот же опыт можно проделать с полиэтиленовым пакетом: достаточно нагреть его или растянуть так, чтобы скрутить или вытянуть длинноцепочечные молекулы. Когда молекулы скручиваются, пластик становится мягким и податливым. Если растянуть его, в направлении растягивания полиэтилен станет эластичным и прочным, но будет легко разделяться вдоль, между волокнами и цепочками.
Джон РичфилдДеннесиг, Южная Африка
Когда сыр плавится, длинноцепочечные молекулы белка соединяются вместе и образуют волокна в жидкой массе расплавленного сыра. Я полагаю, что этим показателем вполне можно пользоваться для непосредственного определения содержания количества белка в сыре. От образца (большого куска расплавленного сыра) отделяется нитка сыра, растягивается и измеряется расстояние, на которое эта нитка вытянется от точки ее прикрепления к большому куску сыра. Этот показатель можно сравнить с каким-нибудь эталоном, сыром с известным содержанием белков.
Майк ПеркинПо электронной почте, без обратного адреса
«У моего коллеги есть привычка подогревать бутилированную воду для чая в кружке в микроволновой печке. Когда вода нагревается до нужной температуры, он вынимает кружку.
Несколько раз вода начинала активно булькать и пузыриться после того, как он клал в нее чайный пакетик. Однажды она вскипела, пока кружку доставали из микроволновки. Бурление было таким сильным, что из кружки выплеснулось почти 90 % воды, — опасное явление. Что это было?»
Часть воды в кружке перегревается: температура жидкости чуть выше температуры кипения, при которой обычно образуется газ. В данном случае закипанию препятствует отсутствие очагов, необходимых для образования пузырьков.
Например, при кипячении воды в чайнике такого не бывает, поскольку есть и шероховатая поверхность нагревательного элемента, и конвективное перемешивание с восходящими потоками горячей воды — этого достаточно для надлежащего кипения. Известно, что турбулентность в жидкости способствует бурлению и в других случаях — например, при разливании напитков типа колы.