Четыре дамы и молодой человек в вакууме. Нестандартные задачи обо всем на свете - Илья Леенсон Страница 41

То же происходит и в случае гидроксида натрия: при равновесии между твердым осадком и раствором в осадке находится не безводный гидроксид натрия, а его гидрат NaOH ∙ H₂O.

Фокус с нитратом аммония

Ответ на этот вопрос довольно простой: у дерева низкая теплопроводность (например, у березы при 20 ℃ она в 72 000 раз меньше, чем у меди, и более чем в 100 раз меньше, нежели у стали). Поэтому теплота от лужицы воды на деревянной подставке беспрепятственно передается стаканчику с ледяным раствором, и лужица замерзает. (Теплопроводность воды выше, чем у дерева.) А теплопроводность металлов высока, поэтому если взять металлическую подставку, то лужица воды на ней не сможет охладиться в достаточной степени: тепловая энергия металла (ведь подставка находится при комнатной температуре) будет быстро передаваться воде, и ее температура останется выше 0 ℃.

Жалобное шипение углей

При накаливании тонкого угольного стерженька на воздухе он моментально сгорит. Даже вольфрамовая спираль, когда в лампу попадает воздух, немедленно перегорает, образуя на стекле желто-белый налет оксида вольфрама. Поэтому из угольных ламп накаливания воздух откачивали. Первый патент на «применение металлического или угольного проводника, интенсивно нагреваемого электрическим током, с целью освещения» был получен еще в 1845 году в Цинциннати (США). Однако получить в то время хороший вакуум было невозможно, и такие лампы были крайне недолговечными. Лишь после изобретения в 1865 году ртутного вакуумного насоса лампы накаливания стали работать дольше. Однако звуку в такой лампе взяться неоткуда: угольный волосок (как и вольфрамовая спираль) не колеблется. Но даже если бы колебался, лампа не шумела бы, так как звук в вакууме не распространяется.

Ошибка автора в том, что он спутал лампу накаливания с дуговым угольным фонарем. В нем между массивными угольными электродами горит (на воздухе!) исключительно яркая электрическая дуга – именно она издает шипение, о котором пишет Куприн. Когда-то подобные дуговые фонари применяли также в кинопроекторах.

Соленая задача

Для определения плотности необходимо знать массу m и объем V некоторого количества соли, после чего легко определить плотность: d = m/V. Очевидно, что если просто измерить объем порошка соли с помощью цилиндра с делениями, то мы получим сумму объемов кристаллов и воздушных промежутков между ними. При этом объем будет зависеть как от размера кристаллов (очень мелкая соль занимает меньший объем, чем крупная той же массы), так и от их «утряски». Поэтому этот способ не годится: необходимо знать объем только твердого вещества. Для этого можно предложить несколько способов.

Способ 1. Взвесим определенное количество соли, насыплем ее в цилиндр с делениями и нальем в него известный объем воды, достаточный для растворения соли. Затем определим объем раствора, вычтем из него объем добавленной воды и получим объем самой соли. Способ не очень точен, так как объемы твердого вещества и растворителя не всегда можно складывать: объем раствора не равен в точности сумме объемов его компонентов. Например, если смешать при 20 ℃ 50 г воды и 50 г этилового спирта, то полученный 50 %-ный раствор будет при той же температуре иметь объем 109,4 мл, тогда как суммы объемов исходных веществ были равны 113,4 мл.

Способ 2 (для него достаточно иметь весы и линейку). Вырастим достаточно большой кристалл соли, с помощью линейки (более точно – штангенциркуля) определим его размеры и рассчитаем объем (кристаллы хлорида натрия обычно имеют форму куба, что упрощает расчеты). Значительно менее точный (но зато более быстрый) вариант этого способа (при наличии соответствующего оборудования): выбрать под микроскопом или увеличительным стеклом хорошо оформленный кристаллик, определить с помощью микрометра (или под микроскопом) его размеры, рассчитать объем, а затем взвесить на чувствительных весах.

Способ 3. Нальем в цилиндр с делениями (не доверху) жидкость, в которой поваренная соль не растворяется (подойдет насыщенный раствор поваренной соли, бензин и т. п.), и измерим ее объем. Далее взвесим некоторое количество поваренной соли, аккуратно высыпем ее в цилиндр, встряхнем несколько раз, чтобы соль хорошо смочилась раствором и из нее вышли все пузырьки воздуха. По делениям цилиндра определим изменение объема раствора, которое, очевидно, равно объему твердой соли.

Способ 4 (потребуются весы и мерная колба). Плотность соли можно определить и без цилиндра с делениями. Подвесим к коромыслу весов легкий стаканчик, сделанный из фольги, тонкой жести и т. п., и уравновесим его гирьками. Насыплем в стаканчик поваренной соли и снова с помощью гирь приведем весы к равновесию. Так мы определим массу соли. Теперь опустим стаканчик полностью (т. е. «с верхом») в какую-либо жидкость, не растворяющую поваренную соль (см. способ 3), – из-за действия архимедовой силы равновесие нарушится. Снова восстановим его с помощью гирь. Отдельно определим выталкивающую силу, действующую на пустой стаканчик, опустив его полностью в ту же жидкость (если жесть тонкая, выталкивающая сила, пропорциональная объему жести, будет очень мала и при большой массе соли ею можно пренебречь). Теперь надо определить плотность жидкости. Это сделать просто, взвесив пустую мерную колбу, а затем ту же колбу с жидкостью, налитой до метки (объем колбы известен). Объем поваренной соли равен «выталкивающей силе», умноженной на плотность жидкости.

Перлы:))