Почему у пингвинов не мерзнут лапы? и еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого

«Мы провели опыт, о котором нам рассказывали учителя естествознания: стоящую в воде свечу надо накрыть перевернутым стаканом. Когда свеча гаснет, уровень воды в стакане повышается.

Нам объяснили, что повышение уровня воды вызвано тем, что при горении свечи расходовался кислород. Но мы поставили под стакан четыре свечи вместо одной, а уро­вень воды поднялся гораздо выше. Почему?»

Эмма, Ребекка и Эндрю Фист

Норвуд, Тасмания, Австралия

Вопрос Эммы, Ребекки и Эндрю о вполне понятном экспе­рименте со одной свечой или несколькими свечами пока­зывает, как молодые и пытливые умы опровергают оши­бочные объяснения, которые школьные учителя физики повторяют десятилетиями.

Поглощение кислорода может отчасти быть причи­ной повышения уровня воды, потому что данный объем на моль кислорода сожжет углерод воска с образованием примерно такого же объема на моль углекислого газа и во­дород с образованием двух объемов на моль водяного пара соответственно.

Первый частично растворится в воде, а последний поч­ти полностью конденсируется. Это приведет к чистому уменьшению объема пара.

Но все это — второстепенные детали, главное — тепло, созданное горящей свечой или свечами. К тому времени, как мы накрываем их перевернутым стаканом, свечи успе­вают повысить температуру вокруг них сильнее, чем сде­лала бы одна свеча.

Когда свеча или свечи гаснут, окружающий их воздух сжимается, поскольку остывает, а степень сжатия прямо пропорциональна начальной средней температуре объ­ема воздуха под стаканом. Так что чем больше свечей, тем больше тепла, тем выше температура и выше уровень воды в стакане при охлаждении воздуха.

Вот наглядное доказательство того, что нельзя верить учителям на слово, не задав предварительно несколько вопросов по существу.

Леопольд Флатин Вена, Австрия

Поздравляю детей, которые экспериментально опровер­гли хрестоматийное заблуждение насчет свечи, перевер­нутой банки, емкости с водой и предположительного вы­жигания всего кислорода из банки.

Увидев, как четыре горящие свечи заставили уровень воды в банке подняться еще выше, они поняли, что основ­ная причина этого эффекта — тепло свечей, от которого воздух в банке расширяется. Они наверняка заметили, что при расширении воздух издавал булькающие звуки, выходя из-под края банки. После того как свечи потухли, наступила краткая пауза, и только потом уровень воды под­нялся — когда оставшийся воздух остыл и снова сжался.

Пламя свечи сжигает лишь небольшую часть имеющего­ся в его распоряжении кислорода. Поэтому неверным будет утверждение, что этот эксперимент можно объяснить изме­нением количественного содержания кислорода в воздухе.

Иен Расселл Interactive Science Limited, Хай-Пик, Дербишир, Великобритания

Отчасти этот эффект вызван толщиной трех дополнитель­ных свечей. Его можно добиться, используя одну свечу переменной толщины. Чем толще свеча, тем выше подни­мается вода.

Вода в стакане или в банке втиснута в промежутки меж­ду свечами и стеклом. Чем уже эти промежутки, тем выше поднимется вода.

Питер Макгрегор Гринок, Стратклайд, Великобритания

Дутая величина

«Почему шарики с гелием так быстро сдуваются? Когда дети приносят из гостей домой шарики, то гелиевые уже на следующее утро становятся маленькими и сморщен­ными. Я понимаю, что гелий должен выходить из них, но, видимо, не только в этом дело, потому что обычные ша­рики, наполненные воздухом, остаются надутыми гораздо дольше».

Джон Сторр

Грейт-Корби, Камбрия, Великобритания