Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

ОТВЕТЫ И РЕШЕНИЯ. ДЕКАБРЬ 2001 №12

ИЗ РЕЗЕРВА ЭКЗАМЕНАТОРА (№ 12, 2001 г.)

1. Пенные огнетушители нельзя применять для тушения электроустановок и помещений с проводами под напряжением: гасящая жидкость вызывает короткое замыкание. Углекислотные баллоны в этом отношении безопасны. Струя газа, вытекая из баллона в атмосферу, расширяется, теряя энергию, и вследствие этого резко охлаждается (эффект Джоуля-Томсона, который широко используется для получения жидких газов). А реакция окисления при низкой температуре не идет - горение прекращается. Кроме того, углекислый газ обладает еще одним полезным свойством: при комнатной температуре он превращается в жидкость под давлением 56,5 атмосферы. Поэтому-то снабжать баллон с углекислотой манометром бессмысленно: он станет показывать одно и то же давление при любом количестве газа. Тем же свойством, кстати, обладают и горючие газы - пропан и бутан, которыми заряжают баллоны для газовых плиток и зажигалки. Они становятся жидкими при очень низком давлении.

2. Ледяной цилиндрик начинает таять с поверхности, и вода, имеющая температуру 0°С, стекает вниз (рис. 1). Поэтому вершина сосульки тает быстрее, чем ее нижняя часть. Стаканчик постепенно наполняется водой, которая начинает нагреваться. Но у воды имеется интересное свойство: ее плотность максимальна при 4°С (см. "Наука и жизнь" № 5, 1999 г.). Теплая вода опускается на дно сосуда, и таяние льда там идет интенсивнее, чем у поверхности. В результате тающий ледяной цилиндрик приобретет форму веретена и самая толстая его часть окажется на уровне воды.

3. Замерзшая вода превращается в кристаллы льда. Ее атомы образуют правильную решетку, в которой нет места посторонним примесям (в данном случае - соли). Это свойство используют для получения сверхчистых материалов методом зонной плавки. Полоска материала последовательно проходит сквозь кольцевые нагреватели и холодильники, поочередно расплавляясь и кристаллизуясь. В результате все примеси оказываются вытесненными в хвостовую часть заготовки.

4. Устройство работать не станет (рис. 2). Силы гидростатического давления будут направлены не вверх, поворачивая обод, а перпендикулярно его поверхности, сжимая колесо. В этом нетрудно убедиться, вставив в отверстие пластиковой бутылки надутый воздушный шарик. Давление воды сожмет его и вытолкнет наружу.

5. Часы с "деревянными" маятниками идут точнее, чем с бронзовыми, да и обходятся гораздо дешевле. Период колебаний маятника T зависит от его длины . В теплую погоду маятник удлиняется, начинает качаться медленнее и часы отстают; в холодную - наоборот, начинают спешить. Чем меньше коэффициент теплового расширения материала, из которого сделан маятник, тем точнее идут часы. Детали часов делали из бронзы, имеющей коэффициент расширения 12-20x10-3 К-1. Так как это довольно много, бронзовые маятники дорогих часов снабжались компенсаторами различной конструкции. Но есть и более простой путь: сделать маятник из материала, слабо подверженного тепловому расширению. Один из наиболее известных веществ такого рода - плавленый кварц. Если кварцевую колбу раскалить в пламени горелки и бросить в снег, она выдержит это испытание, в то время как стекло будет разорвано термическими напряжениями. Это не удивительно: средний коэффициент теплового расширения лабораторного стекла 60x10-7 К-1, а плавленого кварца в этом же диапазоне температур - примерно 20x10-7 К-1 (у специальных кварцевых стекол он еще в 20 раз меньше). Но почти такой же коэффициент расширения бука -25,7x10-7 К-1 и немногим больше дуба -49,2x10-7 К-1.

6. Один из продуктов сгорания углеводородов - вода в виде пара. Попадая на стенку чайника, охлажденную налитой внутрь водой, она конденсируется. На электрической плите, разумеется, такого не происходит - гореть там нечему.

7. Прежде всего - то, что мы в быту называем паром, на самом деле туман, микроскопические капельки воды. Пар, который всегда присутствует в воздухе, невидим. И только при понижении температуры до так называемой "точки росы" он конденсируется в туман и выпадает на землю в виде росы. Чем больше влажность воздуха, тем выше температура, при которой это происходит. Из кипящего чайника выходит пар, воздух вокруг него очень влажный, но температура горячего газа от конфорки гораздо выше "точки росы". Но вот газ выключен, температура резко упала, и пар превратился в туман. Конфорка электроплитки после выключения очень долго остается горячей, и условия для конденсации пара не наступают. А закипающий электрический чайник на столе практически всегда окружен туманом: комнатная температура для высокой концентрации влаги гораздо ниже "точки росы".

8. Изменение агрегатного состояния вещества (плавление, растворение, кристаллизация и т. п.) сопровождается поглощением энергии или ее выделением. Растворение кристаллов, как правило, сопровождается охлаждением раствора: поглощенная энергия тратится на разрушение кристаллической решетки. Кусочек сахара втягивает очень мало воды, и поэтому даже крутой кипяток, растворяя кристаллики сахара, успевает остыть. А вода, пропитавшая вату или марлю, температуру практически не меняет и обжигает пальцы.

9.Действительно, сила трения остается одинаковой и для оси большого диаметра, и для острия (рис. 3). Но для вращающегося колеса важна не сама сила, а ее момент (произведение на радиус оси). Именно момент силы трения производит тормозящее действие, и его снижают, уменьшая диаметр осей до минимума.

10. Давний выпускник Физико-технического института рассказал, что это был любимый вопрос на вступительных экзаменах в вуз. Утвердительный ответ на него немедленно лишал абитуриента всяких надежд на поступление. Холодильник представляет собой тепловой насос, который совершает работу, "перекачивая" тепло из внутренней камеры в кухню. При этом не вся потребленная им энергия идет на производство полезной работы; часть ее рассеивается в виде тепла (величину этих потерь определяет кпд механизма). Поэтому, чтобы в кухне стало прохладнее, следует сперва отключить холодильник, а уж потом открыть его дверцу.

С. ТРАНКОВСКИЙ.

ОТВЕТЫ НА КРОССВОРД С ФРАГМЕНТАМИ (№ 11, 2001 г.)

По горизонтали. 7. Жужелица (жук одноименного семейства). 8. Мухафаза (основная административно-территориальная единица в Сирии, Ираке и некоторых других странах). 9. Герцшпрунг (датский астроном, впервые опубликовавший так называемую диаграмму Герцшпрунга — Рассела, выражающую связь между светимостью и температурой звезд). 12. Штраф (одно из перечисленных наказаний, предусматриваемых российским уголовным правом). 13. Анубис (бог— покровитель мертвых в древнеегипетской мифологии). 14. Жолио (французский физик, впервые показавший неравенство масс нейтрона и протона; после его женитьбы на И. Кюри супруги приняли общую фамилию Жолио-Кюри). 17. Арлекин (один из перечисленных традиционных персонажей итальянской комедии масок). 18. Ферсман (советский геохимик и минеролог, автор многих научно-популярных книг). 19. Опискин (персонаж процитированной повести «Село Степанчиково и его обитатели» Ф. Достоевского). 21. Макраме (рукоделие, образец которого представлен). 25. Фрукт (перевод с английского). 26. Опенок (гриб, изображенный на рисунке). 27. Тесло (плотницкий инструмент, изображенный на рисунке). 30. Верховодка (ближайшие к земной поверхности безнапорные подземные воды). 31. Гамадрил (обезьяна рода павианов). 32. Остерман (один из перечисленных членов Верховного тайного совета, высшего государственного учреждения России в 1726—1730 годах).

По вертикали. 1. Мушкетер (на рисунке — мушкетер российского пехотного полка). 2. Никея (город в Малой Азии, где в 325 году проходил Никейс-кий вселенский собор, на котором был сформулирован процитированный Символ веры, дополненный впоследствии на Константинопольском вселенском соборе). 3. Канцона (процитирована «Канцона вторая» Н. Гумилева). 4. Смирдин (российский издатель и книготорговец, представлена обложка изданного им романа в стихах «Евгений Онегин» А. Пушкина). 5. Шхуна (судно с косым парусным вооружением на всех мачтах). 6. Извилина (тип соцветия, изображенный на рисунке). 10. Камеристка (представлен «Портрет камеристки инфанты Изабеллы» П. Рубенса). 11. Фокстерьер (порода собаки, изображенной на снимке). 15. Диафиз (средняя часть трубчатой кости). 16. Ренуар (французский кинорежиссер, автор фильма «Великая иллюзия», кадр из которого представлен). 20. Парагвай (государство, герб которого представлен). 22. Молочная (одна из кислот, перечисленных вместе с их солями). 23. Опахало (часть птичьего пера). 24. Голосов (советский архитектор, по проекту которого построен Клуб им. Зуева в Москве, изображенный на рисунке). 28. Ведро (русская дометрическая мера объема жидких тел). 29. Скотт (американский астронавт, летавший на Луну в составе экипажа космического корабля «Аполлон-15»).


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Ответы и решения»