Опыт

Существует в физике такое интересное нечто, как капля Руперта, представляющая собой просто кусок стекла в виде большой капли. 

Что же в ней такого интересного? А то, что она способна выдержать вес, эквивалентный 40 тоннам! Прочность данной стекляшки запредельная.

Более того - если выстрелить из пистолета в каплю Руперта, то пуля разобьется о стекляшку и превратится в мелкие кусочки металла!

Объяснить, почему так капля ведет себя, нетрудно. Дело в том, что капли Руперта изготавливают путем резкого охлаждения капель стекла. Технология довольно трудна, чаще всего такие капли тут же разваливаются. 

При резком охлаждении в стекле образуется существенное механическое напряжение, сосредоточенное в самой капле. Именно оно противостоит всем внешним факторам, которые пытаются каплю разрушить.

Я думаю, вы заметили, что у каждой капли Руперта есть хвостик. Если его надломить, то механическое напряжение высвободится, и капля разлетится в крошку

P.S. По всем вопросам - Alexjuriev3142@gmail.com
P.P.S. Модераторам за отложенную публикацию - респект!!!

Давайте пронаблюдаем очень интересный эффект. 

Суть эффекта относительно проста. Если разогреть металлическую поверхность и капнуть на нее водой, то произойдет пшик, и капля испарится. Однако если сильно разогреть поверхность, то вместо испарения капля начнет непрерывно бегать по поверхности металла.

Причина такого поведения относительно проста. Если поверхность металла действительно сильно разогрета, то между каплей и металлом мгновенно испаряется небольшой слой воды и создается паровая прослойка. Эта прослойка изолирует каплю от металла, позволяя ей, во-первых, долго не испаряться ввиду отсутствия прямого контакта, а также собираться в почти идеальный шарик, поскольку молекулы воды притягиваются только друг другом, и отсутствуют силы межмолекулярного притяжения со стороны металла. 

Но в целом запомним главное. Некоторые предметы являются настолько горячими, что не могут охладиться, создавая вокруг себя изолирующую паровую прослойку. В этом и заключается суть эффекта. 

Существует еще красивая демонстрация. Если шарик сильно нагреть и опустить в воду, то вокруг шарика образуется и удерживается паровой пузырь.

В определенный момент шар остывает, и паровая прослойка практически 'взрывается' кипением. 

Также данный эффект позволяет совершать физикам буквально безумные опыты! 
Вот на видео молодой человек открытой рукой расплескивает жидкий металл.

Вот на видео молодой человек сует руку в расплавленный свинец.

+ А вот на видео молодой человек сует руку в жидкий азот.

Во всех случаях здоровье этих людей защищает образующаяся вокруг кожи воздушная прослойка, возникающая из-за великого и могучего эффекта Лейденфроста.

Убедительная просьба! Не повторяйте эти опыты без соответствующей подготовки! А если уж решитесь повторять - включите заранее запись видео! :)

Посмотрим на что-нибудь простое.

В видеоматериале показывают всего лишь плавающие гири. Секрет фокуса прост - гири заставляют плавать в ртути.

Напомню, что если плотность вещества A больше плотности вещества Б, то вещество Б будет плавать в веществе А. Поскольку плотность железа меньше плотности ртути, то гири в ней замечательно плавают. Отчего бы им не плавать?

А вот плотность урана больше плотности ртути, поэтому урановый лом замечательно тонет в ртути.

И правда - отчего бы ему не тонуть?

В начале 20 века румынский судебный доктор Николае Миновичи решил узнать, что же происходит с людьми во время нахождения в петле. С этой целью он предпринял несколько попыток самоповешения с помощью ассистентов.

Описывая свои ощущения, врач констатировал: «Как только ноги оторвались от опоры, веки мои судорожно сжались. Дыхательные пути были перекрыты настолько плотно, что я не мог сделать ни вдоха, ни выдоха. В ушах раздался какой-то свист. Я уже не слышал голоса ассистента, натягивавшего шнур и отмечавшего по секундомеру время. В конце концов боль и недостаток воздуха заставили меня остановить опыт. Когда эксперимент был закончен, я спустился вниз и из глаз моих брызнули слезы».

После опыта у Миновичи больше 10 дней отмечались боли при глотании, мучила жажда, а след от петли был заметен в течение всей последующей недели.

Есть такое ушедшее в хронику эпох устройство под названием лампочка накаливания. Принцип работы прост - по тонкой вольфрамовой нити пропускают электрический ток. Нить раскаляется и начинает светить. Вольфрам применяется в качестве тугоплавкого металла.

Однако, если бы мы зажгли нить без колбы, то нить бы попала под влияние окружающего кислорода, который быстро бы устроил нити реакцию горения. В таких условиях нить не проживет и секунды. Для долговременной работы ее помещают в колбу, из которой откачивают воздух.
Однако изолировать нить от кислорода можно и другим способом. Зачем все эти колбы-вакуумы, если можно просто сунуть лампочку в жидкий азот?

Азот не является окислителем, поэтому вольфрам в нем не сгорает. Плюс низкая температура значительно снижает сопротивление нити, из-за чего металл меньше разрушается под действием проходящего по нему тока.

Светить, конечно, будет хуже, но когда нас это останавливало?..

И, конечно же, без Гервидса Валериана Ивановича, которому отведен целый плейлист на канале МИФИ, наша подборка тоже невозможна. Замечательный преподаватель. Тонко, аккуратно, с юморком.

На видео демонстрируется лестница Иакова, названная так в честь ветхозаветной лестницы между Землей и Небом. Лестница представляет собой две металлические пластины под напряжением, расстояние между которыми увеличивается с высотой.

Принцип работы прост. Прикладываемого напряжения достаточно только для того, чтобы пробить воздух в самом узком месте, то есть, внизу. Однако затем нагретый разрядом воздух начинает подниматься вверх благодаря силе Архимеда. Поскольку теперь этот воздух имеет много свободных заряженных частиц, то дуга может пройти и в более широких местах лестницы. По сути, мы имеем плавучую перемычку между двумя электродами. Красота, да и только!

В эфире эксперименты, которых мы достойны!

Если взять обычный свежий огурец, воткнуть в него два электрода и подать ток, то...

...то практически ничего не произойдет. Напряжения не хватает на то, чтобы пробить воздух снаружи, а внутри ток проходит с огромным сопротивлением, из-за чего огуречный сок нагревается и закипает. 

Однако если взять соленый огурец, воткнуть в него два электрода и подать ток, то...

...то огурец прям таки засветится от проходящего внутри него тока!

Причина такой радости проста. Раствор солей содержит значительное количество заряженных частиц (ионов), которых нет в сыром огурце и которые как раз и являются проводниками тока. 

В очередной раз соленый огурец - 1, сырой огурец - 0. 

Нонче у нас суббота, а, значит, нужно грамотно организовать досуг (или досуг, кого-то из них). 

Предлагаю вашему вниманию простой опыт, который вы легко сможете повторить самостоятельно. 

Закон Паскаля - давление на жидкость передается в любую точку одинаково во всех направлениях. 

Суть опыта: поместить в воду плавающее тело с воздушной полостью внутри. При сжимании бутылки по закону Паскаля давление воды увеличится, воздушная полость сожмется и уменьшится в размерах, выталкивающая сила уменьшится и поплавок потонет. Если бутылку отпустить, то вновь всплывет. Сжимая-отпуская бутылку, можно весело гонять поплавок вверх-вниз или заставить поплавок зависнуть. 

Можно реализовать при использовании спички и медной проволоки. Наматываем на спичку немножко тонкой проволоки так, чтобы спичка плавала в воде вертикально.
Роль воздушной полости при этом играет воздух между волокнами дерева. Данный способ не очень удобен, поскольку дерево впитывает воду и перестает реагировать на повышение давления внутри бутылки. 

Можно реализовать при использовании колпачка от шариковой ручки и пластилина. На колпачок приклеиваем пластилин и проделываем в нем небольшое отверстие. Главное - аккуратно подобрать размер колпачка и массу пластилина.

Можно реализовать при использовании пипетки и утяжелителя в виде медной проволоки. Наматываем проволоку на пипетку так, чтобы она располагалась в воде вертикально и едва держалась на плаву. 

Все пойдемте мять бутылки!

P.S. По всем вопросам - Alexjuriev3142@gmail.com

Вомбат напомнил о себе, и вот я здесь; успеваю поздравить за минуту до полуночи. Здравствуй, Вомбат, расти большой!

Надеюсь, вам понравится этот материал.
Сейчас вначале немного нудной теории (проматывайте, если скучно), затем очень красивые видосеки. 

Для интересующихся разберемся кратко - в чем суть люминесценции вообще?
Как известно, в атомах находятся электроны. Изначально электроны находятся в основном состоянии, то есть, в состоянии с 'нулевой' энергией. Однако путем различных механизмов можно заставить электрон приобрести энергию и перейти в возбужденное состояние. Например, атомы можно осветить, и при выполнении определенных условий электрон поглотит энергию света и возбудится.

Электроны не любят находиться в возбужденном состоянии, поэтому они стремятся сбросить энергию, и делают это посредством излучения света. Именно это излучение, которое мы с вами можем наблюдать, и называется люминесценцией.

Итак, для наблюдения люминесценции необходимо возбудить электрон каким-либо образом и подождать, пока он не скинет энергию в виде света.

По большей части все виды люминесценции отличаются способом возбуждения электронов - свет, разряд, звук, химические процессы и другие.

Важным моментом данной физики является тот факт, что принимать и испускать электрон может не любую энергию, а строго ограниченный набор значений. Можно это сравнить с лестницей. Я могу шагнуть на 1-2-3 ступеньки, но шагнуть на 2.3 ступеньки у меня не получится. Электронные уровни устроены аналогичным образом с единственным отличием - все ступеньки имеют разную высоту.

А теперь красивое. 

Флуоресценция - электроны возбуждаются под действием УФ или синего излучения и мгновенно испускают фотоны в ответ.

Фосфоресценция - электроны возбуждаются под действием УФ или синего излучения, однако вещество устроено так, что электроны не могут быстро скинуть энергию, поэтому они излучают фотоны с большой задержкой.

Электроны может возбудить не всякое излучение, а только то, что больше по энергии испускаемых электронами фотонов. По энергии синий>зеленый>красный

Хемилюминесценция - электроны возбуждаются за счет энергии, выделяющейся при химических реакциях.

Такой вид свечения используют в специальных палочках. Если разломать колбу с перекисью водорода внутри, то палочка начнет светиться.

Биолюминесценция - та же хемилюминесценция, только в живых организмах. Светлячках, например.

Триболюминесценция - свечение, возникающее при деформации тел. Электроны возбуждаются за счет микроразрядов, которые эта деформация вызывает.

А вот при разматывании скотча (это тоже своего рода деформация) выделяется рентген! При разматывании в воздухе он не опасен. В видео используют специальный экран, чтобы рентген вызывал синее свечение. Опыт проводят в вакууме.

К триболюминесценции относят еще и эффект Коппа-Этчеллса. Если вертолет взлетает в запыленных условиях, то песок бьется о лопасти и светится, создавая красивые кольца. Что интересно - Копп и Этчеллс были солдатами, а не учеными.

Сонолюминесценция - свечение под действием звуковых волн. Очень сложная реализация. В специальной колбе создается стоячая звуковая волна, которая отбирает один пузырек воздуха и удерживает его на месте.

Если посмотреть крупно, то пузырек под действием звуковой волны резко сжимается, и выделяющаяся энергия вызывает вспышку.

Термолюминесценция - свечение, возникающее при нагревании различных твердых веществ. Не путайте с обычным тепловым свечением (как красный раскаленный металл, например) - здесь абсолютно другой механизм.

Термолюминесцировать способны кристаллы, которые были подвергнуты воздействию какого-либо излучения (рентгена, например), приведшего к возникновению внутри кристалла различных дефектов. В эти дефекты захватываются электроны и удерживаются там, а при сильном нагревании высвобождаются, воссоединяются со своими ионами и испускают при этом свет. По сути, кристалл играет роль своеобразной батарейки, энергия из которой добывается путем нагревания.

Радиолюминесценция - свечение под действием частиц, появляющихся при распаде радиоактивных веществ. Эти частицы вызывают возбуждение электронов.

В видео показано сравнение часов с люминесцентной подсветкой (слева) и тритиевой подсветкой (справа). Люминофор ярче, но для свечения его постоянно нужно 'подзаряжать' светом. Тритиевые трубочки светят тускло, но они способны светить десять лет даже в кромешной темноте.

Катодолюминесценция - возникновение свечения при облучении вещества быстрыми электронами. Электроны получают при нагревании катода. Используется в известной всем пожилым людям ЭЛТ трубке.

И для самых-самых интересующихся бонус - свечение Вавилова-Черенкова. 

Ни одна частица не способна двигаться быстрее скорости света. Однако здесь речь по скорость света в вакууме - 300 000 км/с. В любой среде скорость света уменьшается из-за ослабления средой. Например, в воде скорость света меньше в 4/3 раза по сравнению с вакуумом.

Получается так, что любая частица может двигаться медленнее, чем свет в вакууме, но быстрее, чем свет в воде. Такие частицы будут сбрасывать с себя энергию за счет испускания фотонов. Проще говоря, светиться.

Именно это происходит во время запуска ядерного реактора, которое мы видим на видео. Запуск заключается в том, что из реактора частично выводятся защитные стержни, которые до этого предотвращали развитие цепной реакции с ураном. Начинается развитие цепной реакции. В этот момент вылетает множество элементарных частиц, движущихся быстрее скорости света в воде и испускающих из-за этого голубоватое свечение.

Я использовал слово 'люминесценция' 29 раз и написал эту строчку, чтобы разов стало 30. 

Для того, чтобы получить поднимающиеся шарики или пузыри, удобно использовать гелий. А что, если гелия нет?

Тогда можно взять, например, метан. Тот самый, что сгорает в газовых плитах и кипятит чайничек. На видео показан пример таких пузырей. Из шланга идет струя метана, в стаканчике мыльный раствор. Метановые пузыри - наше все! Но есть один момент: метан - горючее вещество...

С метаном связано одно интересное природное явление - метановые пузыри в озере Байкал.

В Байкале существует множество подводных грязевых вулканов, которые являются источниками природного газа. Этот газ пузырями поднимается к поверхности и вмерзает в лед. Выглядит это как множество белых полостей.

Можно разбить лед и поджечь метан - будет огонь! Все логично.

Красивая картинка замерзших пузырей прилагается.

Если нагреть металлический шарик и сунуть его в воду, то раздастся пшик и на этом все фокусы кончатся. 

Однако если нагреть шарик до достаточно высокой температуры, то он мгновенно создаст вокруг себя паровую шапку, которая будет изолировать шарик от остальной жидкости. При этом и шарик охлаждается медленнее, и вода вокруг нагревается гораздо медленнее. В этом и проявляется в данном опыте эффект Лейденфроста, про который мы говорили ранее. 

Я думаю, при наличии газовой горелки (баллон+горелка < 1000 р) такой эксперимент вполне можно повторить в домашних условиях и пронаблюдать паровую шапку воочию. Только осторожно!

В термодинамике существует такой процесс с газами - адиабатический. Это процесс, при котором газ не получает и не отдает энергию, то есть, не обменивается энергией с окружающей средой. Чаще всего по причине того, что процесс протекает слишком быстро, и газ просто не успевает.
Любой, например, сталкивался с адиабатическим процессом, если пытался быстро-быстро накачать шины ручным насосом. И, возможно, даже замечал при этом, что насос почему-то нагревается.

На видео показано адиабатическое сжатие, результатом которого является зажигание шарика ваты. Можно приближенно утверждать, что вся энергия, направленная на сжатие газа, переходит в его внутреннюю энергию, то есть в нагрев. Температура воздуха вокруг ваты подскакивает в несколько раз, что и вызывает зажигание.

Замечу, что если бы мы сжали поршень медленно, то вата бы не вспыхнула.
Адиабатическое сжатие используется, например, в качестве причины начала сгорания топлива в дизельном двигателе (бензиновый двигатель использует искру).

Закономерно, что наряду с адиабатическим нагреванием существует и адиабатическое охлаждение.

Если в случае адиабатического нагревания необходимо резко сжимать газ, то в случае охлаждения необходимо заставлять его резко расширяться. В видео воздух под давлением нагнетается в колбу. При определенном давлении пробку вышибает, и газ резко расширяется.
Как и говорит в видеоматериале Валериан Иванович, отличным примером является процесс открывания бутылки шампанского. Газ в бутылке находится под значительным давлением, из-за чего при открывании пробки молекулы изнутри резко выходят наружу, то есть, газ расширяется рывком, начинает занимать большее пространство. При этом воздух охлаждается, и часть пара в воздухе конденсируется и переходит в состояние 'тумана', который мы воспринимаем как дымку над горлышком бутылки.

Опять же, если выпускать газ постепенно, как мы это делаем с надувшейся бутылкой газировки, то такого эффекта наблюдаться не будет.

Точка росы - температура воздуха, при котором водяной пар начинает конденсироваться в капли.

Адиабатическое охлаждение легко каждый может повторить самостоятельно.

Для опыта потребуется в бутылке с широким горлышком организовать высокую влажность (капнуть воды и подождать), сильно сжать бутылку и резко открыть пробку. При открывании крышки газ резко (адиабатически) расширяется, что приводит к резкому охлаждению. Воздух переходит точку росы, и мы видим сконденсированные пары воды. Эдакий туман.

И в завершение сегодняшней темы разрешите показать два опыта с адиабатическим охлаждением - одно от моего подписчика в телеграме, второе от ученика :) 

Подписчик был прошарен, поэтому взял бутылку с широким горлышком.

Ученик был молод и неопытен, но настойчив. Смотрите над горлышком внимательно. Клянусь Гюгонио, там есть дымок! :) Но все же гораздо нагляднее использовать бутылку с широким горлом. 

P.S. Первый пост зашел хорошо, закидываю второй :)

P.P.S. По всем вопросам - alexjuriev3142@gmail.com

Хочу познакомить вас с моими любимыми ютуб-каналами, связанными с физикой, и с самими физиками, конечно же. Полную подборку вы уже можете найти на моем телеграм-канале с физикой.

И откроет подборку Андрей Иванович Щетников с канала GetAClass. На канале содержится огромная подборка различных экспериментов. Абсолютно все эксперименты поставлены и сняты в очень хорошем качестве. Абсолютно ко всем экспериментам есть отличное объяснение. Большая часть экспериментов уникальна и на ютубе более ни в каком виде не представлена. Канал у авторов просто потрясающий, очень активно его рекомендую. 

В этом видео Андрей Иванович показал, что происходит с пламенем свечи в сильном электрическом поле. Если поместить самую обычную свечку в электрическое поле и постепенно увеличить его напряженность, то мы увидим, что пламя реагирует на воздействие со стороны поля - форма пламени начинает меняться.

Дело в том, что пламя свечи имеет довольно высокую температуру - около 800 градусов по Цельсию. Этой температуры хватает, чтобы часть электронов оторвалась от атомов, то есть, газ частично ионизировался. Так изначально незаряженный набор атомов разваливается на набор положительных и отрицательных зарядов и становится плазмой.
Эти заряды активно взаимодействуют с внешним электрическим полем, что приводит к 'сдуванию' пламени.

P.S. По всем вопросам - Alexjuriev3142@gmail.com

Содержащимся в эфирных маслах цитрусовых. Он входит в реакцию с каучуком, из которого состоят шарики, и, поскольку оба вещества состоят из неполярных углеводородных цепей, они вступают в реакцию: лимонен начинает растворять резину.