120 детских вопросов о физике и окружающем мире

Кстати, а какие инструменты или приборы используются для измерения толщины плёнки? Самое интересное, что это можно сделать вовсе без инструментов. Ещё Роберт Гук и Исаак Ньютон в XVII и XVIII веках предположили, что окраска мыльной плёнки связана с её толщиной. Связь эта простая – в плёнке из-за её особого строения происходит интерференция света, в результате которой из белого света «вычитаются» различные цвета, что приводит к изменению окраски. А зная законы интерференции и цвет плёнки, можно рассчитать её толщину, для этого применяются несложные формулы – именно с их помощью мы и узнали, что мыльная плёнка является одной из тончайших вещей нашего мира.

Какой стакан терпимее к кипятку – толстостенный или тонкостенный?

У вас есть два стеклянных стакана – один с толстыми стенками, а второй тонкостенный. В какой из них наливать кипяток безопаснее? Бытует мнение, что чем толще стенки, тем они прочнее, а значит и к кипятку такой стакан более устойчив. Но это глубочайшее заблуждение – лучше наливать кипяток в тонкостенный стакан!

Парадокс? Ничуть. И это станет понятно, если подробнее посмотреть на те процессы, которые происходят в стенках посуды при её заполнении кипятком. Известно, что при нагревании все тела расширяются – это же происходит и со стенками стакана. Однако сначала от кипятка нагреваются внутренние слои стенок, и постепенно тепло передаётся к наружным слоям. То есть, стенка посуды прогревается неравномерно, а значит, и её расширение тоже происходит неравномерно.

Вот и выходит, что толстые стенки не успевают быстро прогреться во всём объёме, поэтому расширение начинается с внутренних слоёв. В результате возникают деформации, которые приводят к растрескиванию стекла, причём иногда к очень стремительному и опасному. Всё это мы наблюдаем и при остывании посуды – наружные слои стенок остывают быстрее внутренних, что опять приводит к деформациям и может стать причиной разрушения стакана.

Аналогичные процессы происходят и в тонких стенках, однако они очень быстро прогреваются во всём объёме, и возникшие было деформации исчезают, не успев нанести вреда. Но если у тонкостенного стакана толстое дно, то кипяток также может привести к печальному финалу. Это нужно всегда учитывать при выборе кружки или стакана.

Кстати: именно из-за описанных процессов вся стеклянная лабораторная посуда выполняется тонкостенной. Такую пробирку или колбу можно нагреть на огне и тут же охладить, не опасаясь за её целостность. Хотя для особо ответственных работ используется специальная посуда из кварцевого стекла, которое вследствие малого коэффициента расширения не растрескивается даже при нагреве до красного каления и мгновенного охлаждения в ледяной воде.

Даёт ли шуба тепло?

Чтобы согреться, мы одеваемся потеплее – в кофты, куртки, шубы, варежки. Поэтому мы привыкли считать, что все эти тёплые вещи нас согревают. Но дают ли они тепло? На первый взгляд может показаться, что дают, ведь когда мы их надеваем, то согреваемся! Но в действительности всё не так.

Прежде, чем ответить на этот вопрос, проведите несложный эксперимент: возьмите градусник, заверните его в тёплую вещь, и оставьте так на полчаса. И что вы увидите, когда достанете градусник? А то, что его показания никак не изменились! Можно пойти дальше, и взять два кубика льда, один оставить при комнатной температуре (просто положите его в тарелочку), а второй заверните в тёплую вещь (но предварительно положите его в пакет). Спустя полчаса вы увидите, что льдина в тарелке подтаяла намного сильнее, чем та, что «грелась»!

Как же так? Всё довольно просто: ни шуба, ни другие тёплые вещи не согревают, то есть – они не дают тепла. Но благодаря своей плотности они задерживают тепло, предотвращая его рассеивание в пространстве. Так что согревающий эффект тёплых вещей достигается тем, что они не выпускают наружу тепло вашего собственного тела. Точнее – задерживают поток тепла от нагретого тела. Эффект действует в обе стороны: тепло медленно проникает внутрь тёплой вещи, именно поэтому кусочек льда внутри шубы может долго не таять.

Такие материалы называются теплоизоляторами – они изолируют какой-либо объём воздуха или тело от внешней среды, сокращая теплообмен. Конечно, идеальных теплоизоляторов не существует, поэтому лёд в любом случае растает, а в очень сильные морозы даже в самой тёплой шубе можно замёрзнуть. Но, как бы то ни было, а сами эти материалы не создают тепло, поэтому привычный оборот «шуба греет» фактически не верный – тёплые вещи не создают тепло, а лишь не дают ему рассеяться.

Можно ли вскипятить воду в бумажной кастрюле?

Казалось бы, бумага – не лучший материал для кастрюли, она же просто сгорит на печи! Но не стоит делать преждевременные выводы. Сначала разберёмся, какие процессы происходят при нагревании и кипении воды. И тогда ответ на вопрос станет очевидным: вскипятить воду в бумажной кастрюле – можно!