Занимательная физика. Книга 2

Ошибочно думать, однако, что жидкость в таких сосудах охлаждается до очень низкой температуры – как нередко приходится читать в описаниях путешествий по южным странам. Степень охлаждения не может быть велика. Зависит она от разных условий. Чем знойнее воздух, тем скорее и обильнее испаряется жидкость, увлажняющая сосуд снаружи, и, следовательно, тем более охлаждается вода внутри кувшина. Зависит охлаждение и от влажности окружающего воздуха: если в нем много влаги, испарение происходит медленно и вода охлаждается незначительно; в сухом воздухе, напротив, происходит энергичное испарение, вызывающее более заметное охлаждение. Ветер также ускоряет испарение и тем способствует охлаждению: это все хорошо знают по тому неприятному ощущению холода, которое случается испытывать в мокром платье даже в теплый, но ветреный день. В общем, понижение температуры в охлаждающих кувшинах, как показали наблюдения, не превышает 5 градусов Цельсия. В знойный южный день, когда термометр показывает подчас 33°, вода в охлаждающем кувшине имеет температуру горячей ванны, 28°. Охлаждение, как видим, практически бесполезное. Но зато кувшин хорошо сохраняет холодную воду; для этой цели их преимущественно и употребляют.

Мы можем попытаться вычислить степень охлаждения воды в «алькарассах». Пусть у нас имеется кувшин, вмещающий 5 литров (т. е. приблизительно 5 бутылок) воды; допустим, что пятидесятая доля этой воды испарилась. Для испарения 1 литра воды (1 килограмма) требуется при температуре знойного дня (33°) около 580 калорий тепла. У нас испарилось ¹/₁₀ килограмма; следовательно, понадобилось 58 калорий. Если бы вся эта теплота заимствовалась только от той воды, которая находится в кувшине, то температура последней понизилась бы на ⁵⁸/₅, т. е. почти на 12 градусов. Но, конечно, это не так: бóльшая часть тепла, потребного для испарения, отнимается от стенок самого кувшина и от окружающего его воздуха; с другой стороны, рядом с охлаждением воды в кувшине все время происходит и нагревание ее теплым воздухом, прилегающим к кувшину. Поэтому охлаждение едва достигает и половины полученной нами цифры.

Другое дело, если сосуд с самого начала наполнен был холодной водой, добытой, например, из подземного ключа: тогда нагревание происходит крайне медленно, и вода долго сохраняет свою низкую температуру.

Трудно сказать, когда кувшин охлаждается больше, – на солнце или в тени. На солнце ускоряется испарение, но вместе с тем усиливается и приток тепла. Всего выгоднее, вероятно, держать охлаждающие кувшины в тени на слабом ветре.

Какую жару мы способны переносить?

Человек гораздо выносливее по отношению к жаре, чем обыкновенно думают: он способен переносить в южных странах температуру почти вдвое выше той, которую мы, в нашем умеренном поясе, считаем едва переносимой. Летом в Средней Австралии довольно обычна температура 46 градусов в тени и 60 на солнце; там наблюдались даже температуры в 55 градусов в тени и 67 на солнце (по Цельсию). При переезде через Красное море и Персидский залив термометр на кораблях очень часто показывает 50–60 градусов, несмотря даже на непрерывную вентиляцию.

Два английских ученых производили опыты для определения высшей температуры, какую может выдержать человеческий организм. Они запирали друг друга в особо устроенную печь и постепенно поднимали в ней температуру. Оказалось, что при весьма постепенном нагревании печи их организм мог в сухом воздухе выдержать почти температуру кипения (100 градусов), а иногда даже еще более высокую!

Такая выносливость объясняется возрастающим выделением пота: испарение пота поглощает значительное количество тепла из того слоя воздуха, который непосредственно прилегает к коже, и тем в достаточной мере понижает его температуру. Единственное необходимое условие состоит в том, чтобы тело не соприкасалось непосредственно с источником тепла.

Задача о ледяных сосульках

Задумывались ли вы над тем, как образуются ледяные сосульки, которые мы так часто видим свешивающимися с крыш?

Вы скажете, что здесь не над чем и задумываться: сосульки – это, очевидно, вода, стекавшая с крыш и замерзшая в таком виде.

Прекрасно, но в какую погоду они образовались – в оттепель или в мороз?

Если в оттепель, то как же могла замерзнуть вода при температуре выше нуля?

Если в мороз, то откуда же могла взяться вода, стекающая с крыши?

Задача не так проста, как казалось вам сначала. Чтобы могли образоваться ледяные сосульки, нужно в одно и то же время иметь две температуры: для таяния – выше нуля, и для замерзания – ниже нуля.

Получается как будто абсурд – а между тем так на самом деле и есть: снег на склоне крыши тает, потому что солнечные лучи нагревают его выше нуля, а под застрехой стекающие капли воды замерзают, потому что здесь температура ниже нуля.