Физика повседневности. От мыльных пузырей до квантовых технологий

Пастис – традиционный аперитив с сильным ароматом аниса, пришедший с юго-востока Франции. Приготовление напитка на его основе очень просто, однако оно сопровождается удивительным явлением. Судите сами: заполните стакан прозрачным пастисом на треть, полюбуйтесь его красивым зеленоватым цветом, а затем добавьте такое же количество воды, очевидно, также прозрачной. И, о чудо, смесь этих двух прозрачных жидкостей дает непрозрачную, похожую на молоко смесь. Как объяснить эту загадку? Ответ кроется в составе пастиса: в основном это смесь этанола (45 %) и воды с небольшим количеством анетола (0,2 %), – экстракта семян аниса, который также добавляют в некоторые лекарства и ароматы. Анетол хорошо растворяется в спирте и, наоборот, слабо растворим в воде. В чистом пастисе концентрация спирта достаточна, чтобы молекулы анетола были растворены. При добавлении дополнительного количества воды на растворение всех молекул анетола молекул алкоголя не хватает: в результате они собираются в небольшие скопления, которые остаются взвешенными в жидкости. Таким образом, смешанный с водой пастис образует «эмульсию» (как, например, молоко, в котором взвешены скопления молекул жиров, или майонез, см. главу 21). Непрозрачность эмульсии обусловлена рассеянием на этих микроскопических капельках света (см. главу 3, «Цвет неба в хорошую погоду»): в пастисе, как и в молоке, падающий свет сильно рассеивается для всех длин волн видимого диапазона. Размер этих капелек – порядка микрометра, то есть того же порядка, что и длина световой волны. Таким образом, рассеянный свет оказывается почти белым.

Размер капелек в пастисе был определен в Институте Лауэ – Ланжевена (см. главу 22, «Исследование твердых тел с помощью дифрактометрии») путем изучения рассеяния на них нейтронов. Некоторые читатели могут заподозрить ученых в использовании исследований пастиса в качестве лишь повода для удовлетворения своего пристрастия к этому напитку… Уверяем, что это не так, поскольку изучение рассеяния нейтронов в пастисе потребовало замены обычной воды (H₂O) на тяжелую (D₂O), в которой вместо атомов водорода содержится его более тяжелый изотоп, дейтерий. Тяжелая вода не ядовита, но имеет плохую репутацию. Поэтому использованный для эксперимента пастис был утилизирован.

Раствор пастиса в воде – умеренно стабильная эмульсия. Если оставить стакан с ним при комнатной температуре часов на десять, то капельки анетола постепенно сольются, всплывут на поверхность, где образуют тонкую невидимую пленку. Пастис вновь станет почти бесцветным и прозрачным.

6. Принцип работы ареометра. Устройство представляет собой герметичную стеклянную полую трубку с утяжелителем внизу. Колба сужается кверху, где на нее нанесены деления. Когда устройство опускают в емкость с вином, то оно погружается больше или меньше в зависимости от архимедовой силы, на нее действующей, а следовательно, и в зависимости от плотности жидкости. Шкала на стержне нанесена так, чтобы число, оказывающееся на поверхности жидкости, показывало ее плотность

Крепость водки

Культивировать виноград в холодных регионах трудно, поэтому вместо вина алкоголь получают перегонкой яблочного сидра, как нормандский кальвадос, или из зерновых, например ячменя, кукурузы или ржи, – так изготавливают виски в Великобритании, Ирландии и США. Водка, которую некогда называли «хлебным вином», также производится на основе злаков; в России ее часто употребляют во время еды, как вино во Франции или Италии.

В наши дни водка содержит около 40° спирта. Но ее состав не всегда был четко определен. Говорят, что, когда в конце XVI века была введена монополия на производство водки и тем самым возложена ответственность за ее качество на государство, кабатчики стали эту водку безбожно разбавлять. Тем самым они увеличивали свои доходы, одновременно вызывая справедливое недовольство посетителей низким качеством напитка. Чтобы положить конец злоупотреблениям, царь Иван Грозный (1530–1584) специальным указом разрешил недовольным клиентам бить кабатчиков до смерти, если пары́ поданной водки не воспламенялись. Оказалось, что 40 %-ное содержание спирта в растворе с водой есть тот нижний предел, при котором его пары́ над поверхностью жидкости еще могут гореть при комнатной температуре. Естественно, на этой нижней границе содержания спирта в водке и остановились кабатчики, найдя таким образом компромисс между погоней за наживой и здоровьем.