Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами

Снова наполните бутылку и попытайтесь вылить из нее воду немного иначе. Вы обнаружите, что это можно сделать гораздо тише (и часто гораздо быстрее), если из горизонтального положения вы лишь слегка наклоните бутылку в сторону отверстия. При этом вода будет вытекать через нижнюю часть горлышка, оставляя верхнюю часть открытой. Сюда будет поступать воздух. Получатся два ламинарных потока – воды и воздуха, которые параллельно и ровно текут в противоположных направлениях. Между ними не возникает турбулентных возмущений и смешивания. И вода вытекает из бутылки очень тихо.

Если вы хотите тихо освободить от воды раковину или мойку, вы можете использовать тот же принцип. Сток мойки обычно громко булькает, поскольку где-то в трубах под ней скапливается воздух. У большинства раковин и кухонных моек внизу есть изгиб трубы в виде буквы U. Это делается для предотвращения появления из мойки запахов. В нижней части изгиба обычно есть немного воды. Громкое бульканье возникает в самый последний момент освобождения раковины от воды потому, что она, разгоняясь по трубе, создает за собой частичный вакуум, который заставляет вибрировать ту ее порцию, которая всегда «сидит» в изгибе. Если при полной раковине вы придадите находящейся в ней воде вращение при помощи какого-то предмета, вокруг спуска возникнет водоворот и вода будет вытекать по его краям, оставляя середину пустой. Находящийся в этом месте воздух предотвратит бульканье. Научитесь вращать воду в мойке, и вы избежите неприятных звуков.

Вода и перьевая ручка

Всё это очень интересно, но практично ли? Конечно. Если вы старомодны, как я, и до сих пор используете перьевую ручку, чтобы писать письма и подписывать открытки, то увидите, что тот же принцип работает и в ней. Вы можете выпускать чернила тонкой струйкой на бумагу (когда хотите) или хранить их в ручке (когда ничего не пишете).

Перьевая ручка – маленькая бутылочка с цветной жидкостью без пробки. Если повернуть ее вертикально носиком вниз, то все чернила должны бы вылиться на бумагу. Это все равно что повернуть вертикально бутылку с водой. Но с ручкой такого не происходит, потому что ее кончик соединен с емкостью для чернил очень тонкой трубочкой, и давление воздуха не дает чернилам выливаться. Это похоже на бутылку с закрытой крышкой и дырочками по бокам. Как же тогда чернила попадают на бумагу? А здесь все уже похоже на то, как мы переворачиваем бутылку с водой горизонтально. В верхней части тонкой трубочки между пером и контейнером с чернилами есть узкий канал для поступления воздуха, а под ним три еще более тонких канала для выхода чернил. Они вытекают из ручки, когда в нее поступает воздух. Этому процессу дополнительно помогает еще явление, называемое капиллярностью. Когда вы водите пером по бумаге, ее волокна прилипают к перу и «вытягивают» из ручки чернила, молекулы которых поступают на бумагу непрерывной цепочкой. Но, конечно, чернила вытекают из ручки в первую очередь потому, что в нее поступает воздух.

Туалетные советы

Большая часть домашней сантехники работает по одному принципу: внутрь сосуда поступает воздух, чтобы оттуда вытекала вода. В туалетах, например, вода смывается так быстро потому, что в бачках унитазов всегда много воздуха. Иначе вышло бы как с бутылкой с дырочками: вода не вытекала бы. В туалетных бачках стоят специальные клапаны. Кода вы смываете воду, в сливную систему поступает воздух, который уравнивает давление вытекающей воды. Сантехника и водоснабжение – наука о давлении воды и воздуха. Ее задача в том, чтобы воздух и вода работали в трубах нашего дома рука об руку.

Туалеты смывают отходы из чаши водой, когда она с большой скоростью проходит через нее. Собственно, это и есть слив. Но это не всё. Возьмите, например, ведро с водой и вылейте его по чайной ложке на содержимое унитаза. Вы будете разочарованы, потому что этого ведра для достижения нужного результата не хватит. Но тут нет ничего удивительного. Например, если у вас в бачке сломался клапан и ваш туалет течет, вы тоже не сможете смыть отходы.