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

Гелий — легкий, одноатомный газ без вкуса, цвета и запа­ха. В итоге частицы гелия — самые маленькие по сравне­нию с частицами других газов. Его атомы имеют диаметр всего 0,1 нанометра и вполне способны в процессе диффу­зии проникать сквозь металлическую пленку. Поскольку гелий проникает даже сквозь мелкие поры, его используют для обнаружения утечек в промышленных и лаборатор­ных вакуумных системах. Молекулы азота и кислорода гораздо крупнее, чем атомы гелия, а это значит, что они не могут проникнуть сквозь стенки шарика. Это все равно что просеивать через сито песок и мелкие камешки: песок утекает через него без труда, потому что он состоит из бо­лее мелких частиц.

Еще один фактор, который увеличивает потери на диффузию, — вязкоэластичный материал, из которого сделаны шарики. Он состоит из спутанной массы поли­мерных нитей, немного похожих на спагетти в тарелке. Полимерные нити не могут плотно прилегать друг к дру­гу, между ними есть отверстия, через которые проходит гелий, поэтому даже при низком давлении происходит диффузия гелия через стенки шара. Когда шарик надут, полимер растягивается, стенки становятся тоньше, ге­лию легче проникнуть через них, молекулярная структуpa становится более открытой, что облегчает диффузию, а повышенное давление служит для нее движущей силой. Именно по этим причинам шарик быстро начинает сду­ваться, а потом, когда он уменьшается в размерах, про­цесс замедляется.

Гелиевые шарики, имеющиеся в продаже, делают из непористых и неэластичных материалов с покрытием, уменьшающим потери гелия, хотя даже через них за день утекает много гелия — как раз столько, чтобы разочаро­вать детей и взрослых на следующее утро после покупки шарика.

Гэвин Уитейкер Хериот, Бордерс, Великобритания

Атомы гелия очень маленькие и легкие. Они способны в процессе диффузии проникать сквозь тонкую растя­нутую резину шарика, пробираясь через поры разме­ром с атом. Молекулы воздуха, в основном кислорода и азота, гораздо крупнее и тяжелее, диффузия в них происходит значительно медленнее. Вдобавок повы­шенное давление внутри шарика выталкивает гелий сквозь стенки — это еще один фактор, усиливающий вытекание гелия наружу.

Поскольку в воздухе почти нет гелия, изнутри ша­рика о стенки ударяется гораздо больше атомов гелия, чем снаружи; наблюдается вытекание гелия из шарика. Но обратите внимание: шарик сдувается не полностью. Это происходит потому, что внутрь проникает воздух, мо­лекул которого на наружной поверхности шарика больше, чем на внутренней.

Неожиданный эффект будет достигнут, если наполнить шарик газом гексафторидом серы с крупными и очень тя­желыми молекулами, которые едва ли способны проник­нуть сквозь резину. Но как и в случае с гелием, на наружной поверхности шарика по-прежнему много молекул воздуха, которые проникают внутрь. Поэтому шарик постепенно увеличивается в размерах.

Харви Ратт Кафедра электроники и компьютерной техники, Университет Саутгемптона, Великобритания

В шахте

«Если вдруг окажешься в свободно падающем лифте, каким образом можно смягчить падение? Может быть, поможет, если подпрыгнуть в тот момент, когда лифт ударится о дно шахты?»

Найджел Осборн

Амершем, Бэкингемшир, Великобритания

Несмотря на все голливудские клише, свободное падение лифта в шахту почти невозможно — благодаря запатен­тованному Элайшей Отисом в XIX веке автоматическому тормозу, реагирующему на ускорение. Как только кабина начинает падать, многочисленные пружинные рычаги сра­батывают и удерживают ее в шахте.

Что касается борьбы за выживание, вероятно, лучшее, что можно сделать, — лечь на пол лицом вверх и подло­жить руки под голову, чтобы смягчить удар, хотя в свобод­ном падении выполнить эту задачу нелегко.

Если подпрыгнуть перед ударом, вы просто отдалите его на несколько миллисекунд. И потом, как вы узнаете, когда уже пора подпрыгивать? Если вы поспешите всего на мгновение, то сначала ударитесь головой о потолок, а потом ногами о пол кабины.

И даже если вы точно рассчитаете время прыжка, вам понадобится приложить такую силу, чтобы подпрыгнуть на высоту, с которой упал лифт (например, если лифт упал с высоты 100 метров, с помощью прыжка спасется только тот, кто способен подпрыгнуть в воздух на 100 метров). Таким людям лифт ни к чему.

Кит Уолтере Скофилдс, Новый Южный Уэльс, Австралия

Если подпрыгнуть за мгновение до удара о дно шахты и придать себе начальную скорость, направленную вверх относительно движения лифта и равную ему по величи­не, сначала вы ударитесь головой о крышу кабины. Кроме того, подпрыгнуть будет сложно: при падении вы окаже­тесь невесомым, а ручки, за которые можно подтянуться к потолку, в кабине не предусмотрены.