Физика без преград. Увлекательные научные факты, истории, эксперименты
№ 86
Природный цвет. Удивительный хлорофилл
Хлорофилл окрашивает растения в зеленый цвет
Из-за него трава и листья имеют привычный зеленый цвет, благодаря ему на нашей планете постоянно пополняется запас кислорода, если бы не он, то мы с вами вряд ли появились бы на свет. Имя ему хлорофилл. Он содержится в клетках всех зеленых растений, а также водорослей, простейших и бактерий, питающихся при помощи фотосинтеза.
В процессе фотосинтеза участвует вода, добываемая растением из почвы, углекислый газ, поступающий из воздуха, и солнечный свет, поставляющий энергию. В результате многоступенчатых реакций, происходящих в клетках растений при участии хлорофилла, образуется кислород, необходимый для дыхания всех живых существ, и углеводы, из которых строятся клетки растений. А растения – это основа всех пищевых цепочек и фундамент эволюции, в том виде, в каком она сложилась на нашей планете.
№ 87
Полный отстой: почему воду надо «отстаивать»?
В последнее время все больше людей стараются оснастить свои кухни и ванные комнаты разнообразными фильтрами для очищения воды. Но в дополнение к фильтрации многие еще и «отстаивают» воду, предназначенную для питья. Зачем?
В воде из-под крана содержится множество различных химических добавок. Они попадают туда в виде осадка с внутренней поверхности водопроводных труб, возникают в ходе химических реакций, протекающих в системе водоснабжения, либо вносятся целенаправленно, к примеру для дезинфекции. Сразу после того как мы наполнили водой чайник или кастрюлю, эти элементы находятся во взвешенном состоянии. А через некоторое время, если дать воде постоять, они частично улетучатся (например, если вода хлорированная), частично осядут на дно (и образовавшийся осадок можно вылить), а частично… останутся. Ведь некоторые элементы не оседают и не улетучиваются, а значит, избавиться от них таким образом невозможно.
Природная вода содержит примеси: вещества органические и неорганические
Владельцы аквариумов знают, что меняя воду в своем комнатном водоеме, ее ни в коем случае нельзя заливать прямо из-под крана – нежные тропические рыбки просто не выдержат такой химической атаки. А как же мы? Многие считают, что «отстаивание воды» нужно в первую очередь для самоуспокоения, а хороший фильтр решит проблему с самыми опасными веществами. Но если вы живете в местности, где вода не отличается чистотой и применяются агрессивные способы ее очистки, лучше применять все доступные способы!
Важна форма посуды, в которой отстаивается вода. Чем больше площадь испарения, тем быстрее пойдет процесс
№ 88
Канат из паутины. Секреты прочности тончайшей нити
Прочность паутинной нити (то есть ее свойство сопротивляться разрушению) выше, чем у проволоки. Паутина может растянуться более чем на треть, прежде чем разорвется! Вспомните: паук, плетя свои сети, часто повисает на ниточке. Если бы нам удалось изготовить проволоку такого же сечения (толщина паутинки около 0,02 мм), то она не выдержала бы даже самого захудалого паучка…
В железах на брюшке паука содержится жидкость, состоящая в основном из белка, к которому «подмешаны» кислоты: глицин, серин, аланин. Это вещество выходит наружу через протоки паутинных желез и застывает на воздухе. В составе паутины есть как жесткие, так и эластичные белковые соединения: это придает упругость. Ну а «для надежности» паук скручивает несколько нитей в одну – более толстую.
№ 89
Съеденное железо. Эрозия и коррозия
Обычно считается, что ржавчина – вернее, процесс коррозии, в результате которого ржавчина «съедает» металл – явление из области чистой химии. Как это происходит?
Многие материалы, например алюминий, при взаимодействии с кислородом воздуха образуют плотную оксидную пленку, которая защищает их от коррозии. То есть кислород перестает действовать на поверхность металла, и повреждение не происходит. А некоторые материалы не способны образовывать такую пленку – или она у них получается «дырявая», слабая и не препятствует разрушительному действию кислорода и воды. Наверное, вы согласитесь, что содержание кислорода в воздухе и его влажность, которая тоже действует на металлы, во многом связаны с такими явлениями, как атмосферное давление, температура и многое другое. Так что в этом случае рассматривать химические реакции в отрыве от физических явлений невозможно. На скорость коррозии очень сильно влияет температура окружающей среды – при повышении температуры «ржавление» значительно ускоряется. Существует любопытная разновидность коррозии, возникающая под воздействием тока. Ее называют электрохимической.
Ржавеющие металлы назвали неблагородными, а химически стойкие – благородными, или драгоценными
В настоящее время нет единого мнения относительно того, стоит ли называть коррозией разрушение неметаллических материалов в результате химических реакций. Физики и химики предпочитают говорить о коррозии только применительно к металлам и сплавам. В отличие от коррозии, эрозия металла возникает вследствие механического воздействия. Например, металлические части какого-либо агрегата, постоянно подвергающиеся давлению или ударам, могут начать истончаться и терять свои свойства.
Наиболее действенным методом борьбы с коррозией является обработка поверхности антикоррозийными материалами. С эрозией же предпочтительнее бороться снижением «травмирующего» воздействия
№ 90
Восточная мудрость. Ватный халат – одежда для жаркого дня
Жители Средней Азии в сорокаградусную (и более) жару не спешат раздеваться, оставаясь в теплых халатах – иногда еще и «подбитых» ватой. Чем это объяснить?
Во-первых, плотная одежда защищает тело от раскаленного солнцем воздуха. Во-вторых, она создает между собой и телом человека определенный микроклимат, что помогает поддерживать температуру тела стабильной. Конечно, она будет повыше, чем 36,6, но не подпрыгнет до опасных высот. И наконец, в‐третьих: сняв одежду, на жарком солнце и в сухом климате вы буквально рискуете превратиться в головешку, так как испарение влаги с вашей кожи будет очень быстрым. Толстый халат предохраняет от этого. Да, потеть вы будете. Но под халатом сохранится уровень влажности, необходимый для нормального функционирования.
№ 91
Звуковая дорожка: почему снег поскрипывает?
Хруст снега слышен при температуре ниже -5 °C
Снежинки, из которых, собственно, снег и состоит, представляют собой ледяные кристаллики разнообразных форм. Когда снежинки покрывают землю, между ними благодаря их структуре появляется множество пустот. Когда мы наступаем на снег, он уплотняется, пустоты исчезают, а сами кристаллики начинают ломаться. Именно треск ломающихся снежинок мы и слышим. Но почему снег поскрипывает не всегда?
Причина в том, что если мороз несильный, каждая снежинка начинает «обволакиваться» слоем воды. Конечно, мы его не замечаем. И все же появившиеся водные прослойки заглушают звук ломающихся кристалликов, и поскрипывание снега под ногами прекращается. Если же погода морозная, а снег только-только выпал, мы можем не услышать хруста, потому что у «свежих» снежинок кристаллы совсем слабые и непрочные. Говоря обыденным языком, хрустеть там особо нечему!