Мыльные пузыри

Заслуживает внимания вопрос, сколько газа необходимо для существования пузыря данного цвета или как мал может быть пузырь определенного цвета, поддерживаемый в воздухе светильным газом. Нетрудно при помощи несложных расчетов найти эту величину. Один кубический сантиметр воздуха весит 1,3 миллиграмма. Светильный газ весит около 2/3 веса того же объема воздуха, если только в нем не содержится слишком много водяного газа; таким образом, его подъемная сила составляет около 3/5 веса того же объема воздуха. Поэтому один кубический сантиметр будет поднимать 1,3 X 3/5 миллиграмма. Это составит 0,78 миллиграмма. Сферический пузырь содержит немного больше половины кубических сантиметров по сравнению с вмещающим его (описанным около него) кубом. Множителем для превращения объема куба в объем сферы с диаметром, равным стороне куба, является число 0,5236, немного больше 0,5; или объем шара в точности равен 2/3 объема вмещающего его (описанного около него) цилиндра. Поверхность шара в точности равна боковой поверхности цилиндра, а эта поверхность составляет 0,7854, или немного более 3/4 поверхности четырех граней описанного куба. Для примера предположим, что диаметр пузыря — один сантиметр: объем описанного куба составит один кубический сантиметр, а потому объем шара с диаметром в один сантиметр составит 0,5236 кубического сантиметра. Поверхность четырех граней односантиметрового куба составляет 4 квадратных сантиметра, а это число, умноженное на 0,7854, даст 3,1416 квадратного сантиметра, что представит собой поверхность односантиметрового шара. Возьмем пленку ярко-зеленого цвета, весящую 0,05 миллиграмма на квадратный сантиметр. Тогда наш зеленый односантиметровый пузырь будет содержать 0,05 X 3,1416 миллиграмма воды, т. е. 0,16 миллиграмма. Если его наполнить светильным газом, тогда подъемная сила газа составит 0,5236 X 0,78, или 0,4080 миллиграмма.

Это несколько меньше трехкратного веса пузыря. Если бы поэтому зеленый пузырь был выдут диаметром в одну треть сантиметра вместо одного сантиметра, тогда его поверхность, а следовательно, и вес были бы уменьшены в отношении 3 X 3: 1, тогда как количество газа, а следовательно, и его подъемная сила были бы уменьшены в отношении 3 X 3 X 3: 1. Поэтому пузырь яркого яблочно-зеленого цвета с диаметром в одну треть сантиметра, наполненный светильным газом, будет плавать в воздухе.

ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Я надеюсь, что эти практические указания принесут пользу тем, кто захочет сам повторить описанные уже опыты.

Большая капля в резиновой перепонке

Кусок резины приблизительно такой толщины, как у резиновых воздушных шаров до их наполнения газом, нужно натянуть на деревянное или металлическое кольцо в 40–50 сантиметров диаметром и тщательно укрепить по краю при помощи нескольких оборотов проволоки. Проволока лучше будет удерживать края резиновой перепонки, если в кольце сделан желобок. Этот опыт в меньшем масштабе не удается.

Выскакивающий поплавок

Приготовить его нетрудно, взяв легкий стеклянный шарик сантиметров в 5 диаметром, например шарик из посеребренного стекла, какие употребляются в качестве елочных украшений, или же шарик пипетки, которым я пользовался. Надо пропустить через отверстия шарика проволоку толщиной около 1–2 миллиметров и прочно и непроницаемо для воды укрепить ее в этих отверстиях с помощью сургуча. На расстоянии 3–5 сантиметров от шарика к проволоке припаивается или, если это окажется слишком трудным, привязывается, или прикрепляется с помощью сургуча тонкая плоская проволочная сетка. Затем к нижнему концу привешивается кусок свинца, с которого соскабливается слой за слоем, пока сетка будет задерживаться поверхностным слоем воды. Указанные размеры и материалы не имеют существенного значения и могут быть заменены другими[8].

Парафинированное сито

Надо взять кусок довольно густой медной сетки, у которой на протяжении сантиметра помещается около 8—10 проволок, и вырезать из нее круг около 20 сантиметров в диаметре[9]. Эта сетка накладывается на основание цилиндрического куска дерева (или стакана) так, чтобы края ее выступали кругом на 2–3 сантиметра. Затем следует осторожно прижимать сетку кругом руками, придерживая ее вместе с тем плотно на основании цилиндра, пока весь край не будет отогнут по всему протяжению. Это нетрудно сделать, потому что проволока без труда поддается искривлению. Затем для того, чтобы сделать края полученного таким образом решета твердыми, нужно их обернуть по краю несколькими оборотами толстой проволоки. Эта проволока припаивается к сетке, но можно ограничиться и тщательным обматыванием.