Здравствуй, физика! - Гальперштейн Леонид Яковлевич - Страница 16

Вот опыт, который ты наверняка проделывал много раз, с тех пор как стал писать чернилами. Ты берешь листок промокательной бумаги, самой обыкновенной промокашки, и опускаешь его углом в чернила. Клякса медленно всползает вверх, расползается, ветвится…

Как же так? Ведь по закону сообщающихся сосудов должно быть все наоборот! Клякса должна бы спускаться, стекать с промокашки вниз. Но она не желает этого делать.

А кусок сахара на поверхности кофе или чая? Ты не раз смотрел, как все выше всползает по нему коричневая жидкость, как белый сахар буреет, оседает, расплывается…

О, если бы он умел говорить! Он бы, наверное, воскликнул: «Остановись, коварная жидкость! Ты не смеешь ползти вверх, твое место внизу. Так сказано в великом законе сообщающихся сосудов!» Но сахар не умеет говорить. Он молчит и покорно тает. А жидкость ползет все вверх, подчиняясь какому-то другому закону природы. Но какому же?

Чтобы понять, в чем здесь дело, присмотрись к поверхности воды, налитой в чистый стакан. Ты не видишь ничего особенного? И все же кое-что интересное там есть.

Смотри-ка, у стенок стакана поверхность воды загибается вверх. Это выглядит так, словно вода хочет всползти по стенкам стакана. Хочет — и не может. Ей удалось сделать только один, совсем маленький шажок.

И все же раз этот шажок сделан, значит, есть какая-то сила, которая тянет воду вверх. Только сила эта мала, а воды в стакане много.

Ну, а если бы стакан был поуже?

Возьми узкую трубочку, аптечную пипетку. Сними с нее резиновый мешочек и опусти трубочку в стакан широким концом. Сначала опусти поглубже, а потом немного вытяни.

Ты увидишь, что уровень воды в пипетке выше, чем в стакане, миллиметра на два. Это уже кое-что!

Ну, а если опустить пипетку узким концом? Опускаем поглубже… Вытягиваем… Стоп! Смотри, уровень воды здесь выше, чем в стакане, уже почти на целый сантиметр! Теперь ясно: чем тоньше трубочка, тем выше всползает по ней вода.

Ты спросишь, есть ли трубочки в промокашке и в куске сахара? Да, они там есть. Но их можно разглядеть только под микроскопом. Это крошечные промежутки между отдельными волоконцами промокашки. Это совсем узенькие щелочки между отдельными кристалликами сахара. Совсем узенькие? Да ведь это как раз то, что нужно! Потому-то вода и поднимается так хорошо, потому-то она и не подчиняется закону сообщающихся сосудов!

Это свойство жидкостей, эта их способность подниматься по тоненьким, как волосок, трубочкам называется волосностью. Или еще капиллярностью, от латинского слова «капилларис» — «волосной».

Но может быть, опыт с пипеткой у тебя не получился? Это бывает, если трубочка загрязнена чем-нибудь жирным. Если, скажем, пипеткой раньше брали вазелиновое масло, или камфарное масло, или еще что-нибудь в этом роде. Тогда закон сообщающихся сосудов все равно нарушается, но только уже в обратную сторону. Уровень воды в жирной трубочке будет ниже, чем в стакане!

Этот опыт стоит проделать специально. Приглядись внимательно к поверхности воды в трубочке жирной пипетки. Теперь ты уже знаешь, на что нужно обращать внимание. Поверхность в трубочке не вогнута, она выпукла, вода словно отталкивается от жирных стенок!

Выходит, что капиллярность поднимает жидкость вверх только в том случае, если эта жидкость смачивает стенки трубочки.

Значит, все дело здесь в смачивании! Если жидкость смачивает стенки, если она к ним прилипает, это и создает силу, которая тянет жидкость вверх. Ну, а если не смачивает, если отталкивается, возникает сила, отжимающая жидкость вниз.

Ты, может быть, слышал, что существуют дождевые плащи из водоотталкивающей ткани. Она не сплошная, она не имеет непроницаемой пленки из резины или пластмассы. Но каждое волоконце этой ткани покрыто особым веществом, к которому вода не пристает, не смачивает. И поэтому вода не впитывается в ткань. Наоборот, она отталкивается!

Такие плащи гораздо приятнее носить, чем обычные. Ведь они пропускают воздух, не мешают коже дышать, (Ты, конечно, знаешь, что человек дышит не только легкими, но и кожей, всей поверхностью тела.) Но стирать эти плащи не рекомендуется. Ведь, отстирывая грязь, можно и водоотталкивающий состав отстирать, И тогда ткань начнет промокать, как и любая другая!

Если есть у тебя плащ или куртка из водоотталкивающей ткани, носи их аккуратно, старайся не пачкать.

Если бы единственным применением капиллярности были водоотталкивающие плащи, не стоило бы так много о ней говорить. Можно прожить и без плаща!

Ну, а без хлеба? Без круп, без овощей и картофеля, без травы и деревьев? Без мяса животных, которым тоже нечем было бы питаться? Ты спросишь: при чем здесь капиллярность? Да при том, что это она поднимает питательные соки из почвы до самых верхушек растений. Поднимает по тончайшим, микроскопическим каналам в коре деревьев и кустарников, в стеблях травянистых растений. Поднимает иной раз на многие десятки метров— ведь есть же деревья огромной высоты! Но стоит у такого великана содрать кольцо коры, и он засохнет выше этого места, лишившись притока влаги. Надеюсь, что этот опыт ты делать не станешь.

Очень важны капилляры и в почве. Если вспаханным полям грозит засуха, землю надо разрыхлить. Капилляры разрушатся, влага не будет подниматься из глубин и сохранится в почве.

Вот какая это важнейшая вещь — капиллярность.

Прежде чем расстаться с капиллярностью, проделаем еще два забавных опыта с палочками.

Положи на горлышко молочной бутылки надломленную палочку, а на нее — гривенник. Попробуй-ка сбрось этот гривенник в бутылку, не дотрагиваясь ни до него, ни до бутылки, ни до палочки. Не знаешь, как это сделать?

А ведь решение такое простое! Окуни палец в воду и на то место палочки, где она надломлена, урони одну-две капли. Сгиб палочки намок… Концы расходятся, все больше и больше.

Дзинь — и гривенник на дне бутылки!

Для второго опыта понадобятся пять спичек. Надломи их все посредине, согни под острым углом и положи на блюдце так, как показано на рисунке слева.

Как сделать из этих спичек пятиконечную звезду, не прикасаясь к ним?

Думаю, что теперь ты уже и сам догадаешься. Конечно же, нужно уронить несколько капель воды на сгибы спичек! Постепенно спички начнут расправляться и образуют звезду.

Причина в обоих опытах одна и та же. Волокна дерева впитывают влагу. Она ползет все дальше по капиллярам. Дерево набухает. Его уцелевшие волокна «толстеют». Став толстяками, они уже не могут так сильно сгибаться и распрямляются.

Возьми три шарика одинаковой величины. Один подбери стальной, от шарикоподшипника. Другой слепи из парафина (он продается в аптеке) или из стеарина от свечки. Третий вырежь из пробки, пенопласта, из бузинной мякоти или другого легкого материала. Вымой баночку из-под майонеза или горчицы и налей в нее воды примерно до половины. Опусти туда все три шарика. Что с ними станет?

Ясно, что стальной шарик утонет, упадет на дно: сталь ведь тяжелее воды. А парафиновый и пробочный будут плавать.