Как высоко может поднять воду колодезный всасывающий насос (рис. 43)?
Рис. 43. Как высоко может поднимать воду такой насос?
105
Под колоколом воздушного насоса помещен закрытый баллон с газом, давление которого нормальное. Если кран баллона открыть, газ устремится в окружающую пустоту со скоростью 400 м/с. Какова была бы скорость вытекания, если бы первоначальное давление газа в баллоне равнялось не 1 ат, а 4 ат?
106
Всасывающий насос поднимает воду потому, что под его поршнем разрежается воздух. При наибольшем практически достижимом разрежении вода поднимается на 7 м. Но если работа накачивания состоит лишь в разрежении воздуха, то поднятие воды на высоту 1 м и 7 м требует одинакового расхода энергии. Можно ли использовать это свойство водяного насоса для устройства дарового двигателя? Как?
107
Кипяток гасит огонь быстрее, чем холодная вода, так как сразу отнимает от пламени теплоту парообразования и окружает огонь слоем водяного пара, затрудняющего доступ воздуха. Ввиду этого, не следовало ли бы пожарным являться с бочками кипящей воды и из насосов поливать ею горящее здание?
108
Резервуар А (рис. 44) содержит воздух, сжатый под давлением больше 1 ат и при температуре окружающей среды. Давление сжатого газа измеряется высотой ртутного столба в манометре. Открыв кран В, выпустили из резервуара столько газа, что ртутный столб в манометрической трубке понизился до высоты, соответствующей нормальному давлению.
Рис. 44. К задаче о резервуаре с газом
Спустя некоторое время было замечено, что, хотя кран оставался закрытым, ртуть в трубке снова несколько поднялась. Почему это произошло?
109
Если бы у дна океана на глубине 8 км появился пузырек воздуха, мог ли бы он всплыть на поверхность воды?
110
Вращается ли Сегнерово колесо (рис. 45) в пустоте?
Рис. 45. Будет ли Сегнерово колесо вращаться в пустоте?
111
Что тяжелее: кубометр сухого воздуха или кубометр воздуха влажногопри одинаковых условиях температуры и давления?
112
Во сколько примерно раз разрежается воздух лучшими современными воздушными насосами?
113
Сколько приблизительно молекул остается еще в литровом сосуде, из которого воздух выкачан самым лучшим насосом? Хватило ли бы их, например, чтобы наделить по одной молекуле все население Москвы?
114
Как объясните вы существование земной атмосферы? Молекулы воздуха либо подвержены силе тяготения, либо ей не подвержены. Если не подвержены, то почему они не рассеиваются в пустом пространстве кругом Земли? Если же они тяжести подвержены, то почему не падают на поверхность Земли, а держатся над нею?
115
Может ли газ занимать только часть резервуара, оставляя другую часть пустой?
IV. Тепловые явления
116
Почему на шкале Реомюра точка кипения воды обозначена числом 80?
117
Почему на шкале Фаренгейта точка кипения воды обозначена числом 212?
118
Одинаковы ли все градусные деления на шкале ртутного термометра? А на шкале спиртового?
119
Можно ли устроить ртутный термометр для температуры до 750°?
120
В брошюре Карпентера Современная наука переведенной на русский язык Л.H. Толстым, имеется следующий довод против правильности устройства наших термометров:
Градус не есть одно и то же в начале и в конце лестницы температуры. Уже одно то, что градусы термометра суть равные пространственные деления, доказывает, что отношение их ко всему объему жидкости, расширяющейся от одного конца трубки до другого, не может оставаться постоянным.
Карпентер желает сказать, что если, например, длина градуса 1 мм, то миллиметровый цилиндрик ртути при 0° составляет более крупную долю объема всей ртути, чем такой же цилиндрик при 100º, когда общий объем ртути увеличился; значит, заключает критик, нельзя считать соответствующие интервалы температуры равными.
Справедлив ли этот упрек и подрывает ли он доверие к измерению температуры с помощью термометров с жидкостями и газами?
121
Почему в железобетоне при нагревании и охлаждении бетон не отделяется от железа?
122
Укажите твердое тело, расширяющееся от теплоты сильнее, чем жидкости.
Укажите жидкость, расширяющуюся от теплоты сильнее, чем газы.
123
Какое вещество всего менее расширяется при нагревании?
124
Какое твердое тело при нагревании сжимается, а при охлаждении расширяется?
125
Посреди квадратного железного листа со стороною 1 м имеется дырочка диаметром 0,1 мм (примерно толщина волоса).
Как должна измениться температура листа, чтобы дырочка в нем совершенно закрылась?
126
Можно ли механической силой помешать тепловому расширению металлического бруса или ртутного столба?
127
Длина пузырька в трубке плотничьего уровня меняется при колебаниях температуры. Когда же пузырек больше: в теплую или в холодную погоду?
128
Следующий отрывок, относящийся к условиям смены воздуха в отапливаемом помещении, взят из технического журнала:
Всякое вентиляционное отверстие (в жилом помещении) создает обмен воздуха. Испорченный, более теплый воздух втягивается в отдушину, а так как место его должно быть заполнено, то снаружи во все щели дверей, окон и даже самих стен устремляется свежий воздух. При топке с открытой дверцей получается хорошая вентиляция. Для горения дров нужен кислород воздуха, который с большой силой и засасывается из комнаты в печь. Продукты горения поступают не обратно в комнату, а улетают в трубу. На освобождающееся внутри комнаты место должен притечь снаружи свежий воздух.
Правильно ли описаны в этом отрывке воздушные течения?
129
Что защищает от холода лучше: деревянная стена или слой снега такой же толщины?
130
В какой посуде пища подгорает легче: в медной или в чугунной? Почему?
131
При замазывании оконных рам на зиму маляры советуют оставлять верхнюю щель наружной рамы незамазанной.
Укажите физическое основание этого совета.
132
Теплота способна переходить только от тела с высшей температурой к телу, менее нагретому. Температура нашего тела выше температуры воздуха в натопленной комнате. Почему же нам в такой комнате тепло?
133
Когда вода теплее на дне глубокой реки С летом или зимою?
134
Почему быстрые реки не замерзают на морозе в несколько градусов?
135
Почему атмосфера (тропосфера) вверху холоднее, чем внизу?
136
Что требует больше времени: нагревание воды на примусе от 10° до 20° или от 90° до 100°?
137
Какова приблизительно температура пламени стеариновой свечи?
138
Почему гвозди на свечке не плавятся?
139
Почему в точном определении калории делается указание, что нагревание 1 г или 1 кг воды должно производиться от 141/2°С до 151/2°C?
140
Что легче нагреть на одинаковое число градусов: килограмм жидкой воды, килограмм льда или килограмм водяного пара?
141
Сколько требуется тепла для нагревания 1 см3 меди на 1 °C (удельная теплоемкость меди ~ 0,4 Дж).
142
1. Какое твердое тело требует наибольшего количества тепла для своего нагревания?
2. Какая жидкость требует наибольшего количества тепла для своего нагревания?
3. Какое вещество требует наибольшего количества тепла для своего нагревания?
143
В практике холодильного дела требуется знание удельной теплоемкости пищевых продуктов. Известны ли вам теплоемкости следующих продуктов: мяса? яиц? рыбы? молока?
144
Какой из металлов, твердых при обычной температуре, самый легкоплавкий?
145
Назовите самый тугоплавкий металл.
146
Почему рушатся при пожаре стальные конструкции, хотя сталь не горит и в огне пожара не плавится?
147
1. Можно ли закупоренную бутылку, наполненную водой, опустить в тающий лед без опасения за целость бутылки?
2. Одна бутылка с водой положена в лед при 0°, другая С в воду также при 0°. В какой бутылке вода замерзнет раньше?
148
Может ли лед в чистой воде тонуть?
149
В трубах подземных частей зданий вода часто замерзает не в мороз, а в оттепель. Чем это объяснить?
150
Скользкость льда объясняют понижением точки таяния льда при повышении давления. Известно, что для понижения точки таяния льда на 1° требуется давление в 130 ат. Поэтому, чтобы кататься на коньках при морозе, например, в 5 °C, конькобежец должен оказывать на лед давление 5 · 130 = 650 ат. Однако поверхность, по которой лезвие конька соприкасается со льдом, не меньше нескольких квадратных сантиметров, так что на 1 см2 приходится не более 1020 кг веса конькобежца. Следовательно, давление конькобежца на лед во много раз меньше того, какое необходимо для понижения точки таяния льда на 5°.
Как же объяснить возможность кататься на коньках при морозе в 5 и более градусов?
151
До какой температуры можно давлением понизить точку плавления льда?
152
Что такое «сухой лед» и почему он так называется?
153
Какого цвета водяной пар?
154
Какая водасырая или кипяченаязакипает при одинаковых условиях раньше?
155
Можно ли довести воду до кипения, подогревая ее 100-градусным паром?
156
Снятый с огня металлический чайник с кипятком можно, говорят, безбоязненно поставить на ладонь: ожога не будет, хотя вода бурлит от кипения (рис. 46). Жар делается ощутительным, лишь если подержать так чайник несколько секунд. (Сам я этого опыта не проделывал, но мои ученики-рабочие отважились проверить его на себе и убедились, что он удается.)
Рис. 46. Опыт, не столь опасный, как кажется
Чем объяснить такое явление?
157
Почему жареное вкуснее вареного?
158
Почему не обжигает рук вынутое из кипятка яйцо (рис. 47)?
Рис. 47. Яйцо, вынутое из кипятка, не обжигает рук
159
Как влияет ветер на термометр в морозный день?
160
Русский переводчик иностранного сочинения по астрономии встретил в тексте ссылку на физический принцип холодной стены. В курсах физики он не нашел упоминания о таком принципе. Знаете ли вы, в чем он состоит?
161
Что при сгорании дает больше тепла: килограмм березовых дров или килограмм столь же сухих осиновых?
162
Что больше: теплотворная способность пороха или керосина?
163
Какова мощность горящей спички?
164
На чем основано выведение жирных пятен с тканей утюгом?
165
В какой воде можно больше растворить поваренной соли: в 40-градусной или в 70-градусной?
V. Звук и свет
166
Укажите физическую несообразность в следующих строках старинного (1799 г.) стихотворения «Эхо»
Я чаю, эхо, ты мне в роще отвечаешь? С Чаешь.
Конечно, ты вело меня с полей сюда? С Да!
Мне долго говорить с тобою невозможно. С Можно!
Нет, нет. Пойду искать овечку я к ручью. С Чью?
167
Наблюдая молнию и гром, можно ли определить расстояние грозового разряда?
168
Чем объясняется то, что ветер усиливает звук?
169
С какою приблизительно силой давят звуковые волны на барабанную перепонку?
170
Хорошо известно, что дерево проводит звук лучше, нежели воздух: вспомним опыт с постукиванием по торцу длинного бревна С звуки эти можно услышать, приложив ухо к другому концу бревна. Почему же разговор, происходящий в соседней комнате, заглушается, когда дверь в комнату закрыта?
171
Может ли существовать преломляющая чечевица для лучей звука?
172
Когда звук вступает из воздуха в воду, приближается ли звуковой луч к перпендикуляру падения, или от него удаляется?
173
Почему шумят чашка или большая раковина, приложенные к уху?
174
Если звучащий камертон поставить на деревянный ящик, звук заметно усиливается. Откуда берется в этом случае избыточная энергия?
175
Куда девается энергия звуковых колебаний, когда звук более не слышен?
176
Случалось ли вам видеть лучи света?
177
1. Свет пробегает от Солнца до Земли не мгновенно, а в 8 минут с небольшим. Как сказывается это на моменте восхода Солнца? Рассмотрите вопрос для двух точек зрения: а) Земля вращается вокруг своей оси при неподвижном Солнце; б) Солнце обращается в 24-часовой период вокруг неподвижной Земли.
2. Как изменилось бы действие глаза и оптических приборов при мгновенном распространении света?
178
Почему в солнечный день на мостовой отчетливо видна тень от уличного фонаря, но тень проволок, на которых он подвешен, видна слабо (рис. 48)?
Рис. 48. Почему проволока не отбрасывает на мостовую полной тени?
179
Что больше: облако или его полная тень (рис. 49)?
Рис. 49. Что больше: облако или его полная тень?
180
Можно ли при свете полной луны читать книгу?
181
Что светлее: черный бархат в солнечный день или чистый снег в лунную ночь?
182
Что освещает сильнее: звезда первой величины или свеча с расстояния 500 м?
183
Луну мы видим белой; в телескоп поверхность ее кажется словно гипсовой. Астрономы утверждают, однако, что поверхность ее темно-серая. Как примирить эти противоречия?
184
Почему снег белый, хотя составлен из прозрачных ледяных кристалликов?
185
Почему блестит начищенный сапог?
186
Сколько цветов в солнечном спектре и сколько их в радуге?
187
1. Некто утверждает, что в полдень 22 июня видел в Москве радугу на небе.
Возможно ли это?
2. Автор старинного сочинения о радуге (парижский аббат де-ла-Плюш, 1781) сообщает, что ему случилось видеть радугу, находясь в Париже у одного ее конца, в то время как другой ее конец упирался в предместье города.
При каких условиях это могло наблюдаться?
188
Какого цвета кажутся красные цветы через зеленое стекло? А синие через то же стекло?
189
Когда золото имеет цвет серебра?
190
Почему ситец, лиловый при денном освещении, кажется черным при вечернем электрическом свете?
191
Почему небо днем голубое, а при закате Солнца С красное?
В учебнике для 9-го года обучения «Основы эволюционного учения» излагается теория переноса зародышей через мировое пространство давлением световых лучей и, между прочим, сообщается следующее:
Аррениус подсчитал, что для передвижения живых зародышей потребовалось бы: 20 дней, чтобы зародыши попали на Землю с Марса, 14 месяцев с Нептуна
Цитата явно ошибочна. Почему?
193
Почему в железнодорожной практике для сигнала остановки выбран красный цвет?
194
Как зависит показатель преломления света от плотности среды?
195
Из вопросов Эдисоновой викторины:
Показатель преломления одного стекла 1,5, другого 1,7. Из того и другого выточено по двояковыпуклой линзе. Обе линзы геометрически одинаковы. В чем разнятся они оптически?
Какое действие каждая из них произведет на луч, параллельный оптической оси, если их погрузить в прозрачную жидкость с показателем преломления 1,6?
196
Луна близ горизонта видна более крупной, чем высоко в небе (рис. 50). Почему же на таком увеличенном диске не замечаем мы новых подробностей?
Рис. 50. Когда на диске Луны видно больше подробностей: при высоком или при низком ее положении на небе?
197
Почему проколотый листок тонкого картона действует подобно лупе (рис. 51)?
Рис. 51. Лупа из деревянной катушки. Объект приклеивают к прозрачному целлулоидному кругу С и рассматривают через тонкий прокол О в картонном кружке Р. Внутренность катушки вычернена тушью
198
«Солнечной постоянной» называется количество энергии, ежеминутно доставляемой солнечными лучами 1 см2, выставленному на наружной границе земной атмосферы перпендикулярно к лучам Солнца.