Журнал «Наука и жизнь» - Журнал "Наука и жизнь", 2000 № 05

очевидно: тепло пламени свечи посредством лучеиспускания передается холодному термометру. Процесс передачи тепла закончится, когда температуры тел сравняются и наступит динамическое равновесие: нагретый термометр начнет излучать столько же тепла, сколько получает. Но абсолютно тот же механизм действует и во втором случае: холодный лед нагревается излучением более теплого термометра, который при этом охлаждается, в идеальном случае — до температуры льда.

3. Дело здесь в том, что вода обладает несколькими интересными свойствами. Во-первых, она имеет очень большую удельную теплоемкость — 1 кал/г∙град (1 кал = 4,2 Дж). Это значит, что каждый грамм воды комнатной температуры (20 °C), попавший на растения, несет 84 Дж тепловой энергии. Воздух остывает очень быстро (его теплоемкость в 4 раза меньше), а вода, постепенно охлаждаясь, довольно долго будет сохранять плюсовую температуру — свою и опрысканных растений.

Но вот температура воды упала до нуля. Но это не значит, что она тут же начнет превращаться в лед. Чтобы вода, охлажденная до 0 °C, превратилась в лед при той же температуре, от нее необходимо отнять еще 334,7 Дж/г тепловой энергии — так называемую скрытую теплоту кристаллизации (или, что то же самое, плавления). В нашем случае это означает, что вода и опрысканные ею растения будут еще какое-то время сохранять нулевую температуру, и, следовательно, цветы не замерзнут.

Наконец вода превратилась в лед, который коркой покрыл цветы. Хотя теплопроводность льда довольно велика — раз в 30 выше, чем у дерева, слой льда хоть немного, но задерживает охлаждение.

Все это приводит к тому, что замерзание опрысканных растений может начаться на несколько часов позже, чем сухих (точное время может быть рассчитано, исходя из массы воды и погодных условий, или найдено из опыта). А за это время заморозок успеет закончиться.

Остается ответить на второй вопрос — почему же тогда мокрые руки на морозе замерзают практически мгновенно?

Потому, что в этом случае протекают совершенно другие процессы. В отличие от растений, не имеющих терморегуляции, человек даже в сильный мороз поддерживает температуру открытых участков тела около 20 °C. Вода с кожи рук начинает интенсивно испаряться в сухой морозный воздух. А на испарение нужна энергия, и немалая — 2461,2 Дж/г. Она называется скрытой теплотой парообразования. Эту энергию в виде тепла вода отбирает у кожи, вызывая ее ускоренное охлаждение и быстрое обморожение.

4. Нередко отвечают, что в обоих случаях кусок свинца находится в одинаковых условиях: он как был погружен в воду (хоть и отделен от нее стенками кастрюли), так и остался в воде. Поэтому ее уровень измениться не должен. Такой ответ неверен, и легко увидеть почему.

Кастрюля плавает! Это значит, что своей погруженной частью она вытеснила количество воды, по весу равное весу куска свинца. Плотность свинца 11,34 г/см³. Значит, плавающая кастрюлька, скажем, с 10 см³ свинца вытеснит около 110 см³ воды, а тот же свинец на дне таза — только 10 см³. Уровень воды в тазу понизится.

5. На этот вопрос обычно отвечают верно — нужно зеркальное изображение рассматривать в другом зеркале, которое «перевернет» его, сделав прямым. А вот как поставить зеркала или нарисовать оптическую схему такого устройства, понимает далеко не каждый. Дело здесь, по-видимому, в том, что многих «завораживает» ограниченные размеры зеркала. Они забывают, что его можно рассматривать как бесконечную плоскость: изображение в зеркале есть всегда, нужно только выбрать правильную точку, чтобы его увидеть.

Но этого мало: согласно условию, прямое отражение должно быть там же, где и зеркальное. Здесь несложные геометрические соображения быстро приводят к выводу, что зеркала должны располагаться под прямым углом. Сообразив все это, построить изображение нетрудно.

В «Диалогах» Платона и в поэме «О природе вещей» Лукреция говорится, что прямое изображение можно увидеть в сильно изогнутом полированном медном листе.

6. Конечно, алюминиевая расческа прочнее пластмассовой. Но дело не в этом. Гораздо важнее то, что пластмассовая расческа, проведенная по чистым и сухим волосам, сильно электризуется. Между расческой и волосами возникает разность --">