Читальный зал -->  Физический фейерверк 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 [ 64 ] 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

меняется слабо (то есть атмосферные условия довольно стабильны) и колебания воздуха происходят медленно, то их длина волны, а значит и расстояние между отдельными облаками, значительна. При сильных изменениях плотности воздуха с высотой колебания воздушного потока совершаются быстрее и соответственно длина волны и расстояние между облаками невелики. Чем выше скорость ветра, тем больше расстояние между верхушками волн. Поэтому чем сильнее ветер, тем дальше облака отстоят друг от друга.

3.27. При быстром нагреве воздуха в момент взрыва образуется ударная волна, в которой за фронтом высокого давления следует фронт низкого давления. В области низкого давления воздух расширяется и охлаждается, при этом часть водяного пара конденсируется. После того, как ударная волна проходит, давление воздуха снова становится нормальным, и облако исчезает. Поэтому такое облако обычно бывает довольно узким и расширяется радиально во все стороны от места взрыва.

3.28. Большая часть видимого солнечного света, падаю-шего на облака, проходит сквозь них и поглощается землей. По мере согревания земли ее тепловое (длинноволновое) излучение возрастает. Облака поглощают это излучение, и со временем разность температур между основанием и вершиной облака становится достаточной для того, чтобы возникли

турбулентные потоки. Они и разрушают облака.

3.29. Облака-барашки возникают, когда плотный облачный слой зависает , а затем опускается (как нисходящий тепловой поток) в слой сухого воздуха.

3.30. Туманы в соответствии с природой их образования разделяют на несколько типов. Радиационный туман образуется, когда влажный воздух охлаждается, излучая тепло в пространство, и избыток водяного пара в нем вследствие увеличения относительной влажности конденсируется. Адвекционный туман возникает, когда теплый влажный воздух натекает на холодную поверхность земли или на холодный водоем. При этом влажность не обязательно должна достигать 100%, так как в атмосфере имеется достаточно центров конденсации, благодаря которым конденсация и образование тумана могут происходить даже при влажности 60%. Вблизи океанов центрами конденсации могут служить частицы соли, а вблизи городов ими чаще всего оказываются твердые частицы, которые выбрасываются в атмосферу промышленными предприятиями. В прошлом в Лондоне угольные камины вносили немалый вклад в образование таких центров конденсации. Когда же открытое сжигание угля сократилось, конденсация паров уменьшилась, поэтому туманы стали реже. Иногда температурная инверсия (когда слой теплого воздуха располагается над слоем холодного), удерживая промышленные загрязне-

ния вблизи земли, порождает смог. Именно вследствие такой инверсии в декабре 1952 г. Лондон был окутан плотным черным туманом, и видимость в течение нескольких дней не превышала десятков сантиметров. В этом смоге погибло около 4000 человек.

3.31. Когда при дыхании теплый насыщенный влагой воздух попадает на холодное стекло, он охлаждается и избыток пара конденсируется в виде капелек. Они возникают на центрах конденсации, имеющихся на стекле или в ближайших к нему слоях воздуха. Аналогичным образом горячий пирог дышит на холодную тарелку.

3.32. Каждое крыло оставляет за собой вихревой поток, который в центре (за фюзеляжем) направлен вниз, а за концами крыльев - вверх. Конденсироваться может или непосредственно водяной пар, содержащийся в выхлопных газах двигателей, или охлаждающийся при вихревом движении атмосферный воздух. Поскольку у большинства самолетов два основных крыла, за ними будут тянуться два хвоста. Направленный вниз центральный поток воздуха постепенно ослабевает, а вихри сближаются. В конце концов они становятся неразличимыми. Скорость же. центрального потока увеличивается, вследствие чего неоднородности в инверсионных следах усиливаются: нисходящие участки следов опускаются с еще большей скоростью - создается впечатление, будто следы раздуваются книзу.

Однако затем вихри сходятся вплотную, и нисходя-Н1,ее движение прекращается. Тогда след самолета, если смотреть снизу, становится похож на воздушную кукурузу , связанную тонкими участками, в которых можно различить два следа.

3.33. По-видимому, центрами образования пузырьков служат частицы соли.

3.34. Воздух, согретый огнем, легче воздуха в комнате, поэтому он устремляется в трубу. Начавшаяся таким образом циркуляция воздуха продолжается даже в том случае, если огонь разложен не непосредственно под трубой. Чем выше труба, тем лучше в ней тяга, так как в более высокой трубе больше теплого легкого воздуха. Иногда дым из трубы выходит клубами. Это объясняется плохой тягой, вследствие чего в трубу сверху периодически затекает холодный воздух.

3.35. Прохладным вечером горячий дым и газы лучше поднимаются вверх, чем днем, когда достаточно тепло.

3.36. Вначале горячие газы от сигареты поднимаются относительно медленно, образуя ламинарный поток. Однако при подъеме выталкивающая сила, действующая на горячие газы в окружающем холодном воздухе, ускоряет их настолько, что поток начинает завихриться. Обычно турбулентность возникает на расстоянии примерно 2 см.

3.37. В общем поведение вы-

ходящего из трубы дыма зависит от того, как изменяется температура с высотой на уровне выходного отверстия трубы. Если с увеличением высоты температура резко возрастает (это называется температурной инверсией), то горячие газы не могут подниматься вверх из трубы, а стелятся горизонтально по ветру, как показано на верхней картинке (рис. 3.37а). Если температура воздуха от уровня земли до верха трубы уменьшается, а затем возрастает, то дым не поднимается, но может опускаться вниз, перемешиваясь с воздухом, как показано на второй картинке. Если с увеличением высоты температура воздуха понижается медленно, то дым из трубы будет выходить, как показано на третьем рисунке. И наконец, если температура резко понижается с высотой, то дым будет подниматься вверх, но одновременно тепловые вихри могут отбрасывать его вниз (нижняя картинка). Поток газов в середине выходного отверстия трубы направлен вверх, а по краям - вниз. Поэтому при легком ветре, который не способен разрушить двойной вихрь, образующийся при выходе дыма из трубы, шлейф дыма разделяется посередине надвое (рис. 3.37,6).

3.38. Кристаллы льда растут главным образом в одной плоскости, называемой базовой. Гораздо медленнее их рост происходит вдоль оси, перпендикулярной этой плоскости,- оси с. Преимущественная ориентация кристаллов льда, покрывающего поверхность озера, в разных

местах различна, соответственно, различна и скорость таяния льда. На тех участках замерзшей поверхности, где кристаллы льда ориентированы так, что ось с горизонтальна, подтаивание приводит к образованию вертикальных изолированных кристаллов, которые, словно свечки, возвышаются над поверхностью. Под действием капиллярных сил вода поднимается между свечками , и эти участки выглядят темными. Там, где ось с кристаллов ориентирована вертикально, поверхность льда образована больп]ими горизонтально расположенными кристаллами, которые подтаивают изнутри, создавая сотообразную, ячеистую структуру. Такие участки кажутся более светлыми. Темные участки льда сильнее поглощают солнечный свет, скорее согреваются, поэтому они менее прочны, чем светлые.

3.39. Лед в основном тает при 0° С; однако в зависимости от чистоты воды точка замерзания может оказаться и ниже. Xopoujo очищенную воду можно переохладить (то есть охладить ниже точки таяния льда так, что она при этом не замерзнет) почти до -40° С. При наличии примесей вода может начать замерзать при более высокой температуре (конечно, не выше точки таяния льда), причем конкретное значение этой температуры зависит от концентрации и природы примесей. При охлаждении воды вследствие случайных флуктуации (обусловленных тепловым движением молекул) кое-где образуются .мельчайшие островки льда,

которые быстро исчезают, если температура замерзания еще не достигнута. При температуре замерзания такие островки увеличиваются до некоторого критического размера, после чего они неуклонно продолжают расти, так как даль-нейщее замораживание приводит к понижению свободной энергии системы. В чистой воде размер островков достигает критического значения при -40° С. Наличие примесей уменьшает величину критического размера ледяных островков, поэтому вода замерзает при более высоких температурах (но ниже 0° С).

3.40. Определяющим фактором здесь является испарение. Если одинаковые массы горячей и холодной воды выставить на мороз в открытых сосудах, то более сильное испарение горячей воды приведет к тому, что ее масса уменьшится скорее. В результате эта вода будет остывать быстрее, чем холодная, и соответственно скорее достигнет точки замерзания. В действительности скорость остывания также зависит частично от материала сосудов, циркуляции воздуха над поверхностью воды в сосудах и от циркуляции самой воды. Хотя еще Бэкон писал об этом явлении, хорошо знакомом, в частности, жителям Канады, у людей, живущих в теплых странах, оно нередко вызывает удивление. Физические журналы лишь недавно пе-реоткрьгли этот эффект, после того как студенту из Танзании удалось убедить в его существовании своего скептически настроенного в

этом отнощении преподавателя.

3.41. Грозы происходят чаще всего после полудня до наступления вечера и преимущественно над материками. Основной вклад в грозовую активность вносят грозы над Африкой и Европой, причем максимум этой активности приходится на 7 часов вечера по Гринвичу. Временная зависимость грозовой активности весьма близка к зависимости от времени напряженности электрического поля Земли (см. задачу 6.33). Последняя имеет максимум примерно в то же самое время суток. Грозы способствуют разделению электрических зарядов, причем земля накапливает отрицательный заряд, а верхние слои атмосферы - положительный. Разделение зарядов обусловлено молниями и локальными разрядами (см. задачи 6.32 и 6.46).

3.42. Когда мы прикасаемся к холодной металлической поверхности, имеющаяся на коже влага замерзает и поэтому палец может примерзнуть к предмету. Примерзание к металлу происходит с большей вероятностью, чем, скажем, к дереву, поскольку теплопроводность металла велика и тепло быстро отводится от кончика пальца (см. задачу 3.78).

3.43. Обычно вода, образующаяся при таянии льда, сразу стекает. Когда же лед завернут в мокрую газету, тепло извне должно пройти через слой задержанной газетой воды, поэтому его поступление ко льду уменьшается.

3.44. Вода имеет наибольшую плотность примерно при 4° С. Когда пруд начинает замерзать, лед, будучи более легким, всплывает наверх; вода, температура которой близка к точке замерзания, поднимается к поверхности, а вода с температурой около 4°С как наиболее тяжелая опускается вниз. Поэтому вода на поверхности оказывается самой холодной и замерзает прежде всего. Поверхность быстрее охлаждается потому, что она излучает тепло в атмосферу и уносу тепла способствует циркуляция воздуха над поверхностью. Земля же на дне пруда остается сравнительно теплой и подогревает придонный слой воды.

Пузырьки относительно теплого воздуха предотвращают, задерживают или уменьшают возникновение льда на поверхности воды.

3.45. Если температура снега близка к точке таяния, то в результате трения лыж о снег тонкий поверхностный слой снега слегка подтаивает, и вода обеспечивает смазку, по которой лыжи скользят. В дальнейшем из-за вязкого трения в тонком слое воды создается тепло, достаточное, чтобы водяная смазка все время возобновлялась. Материал, из которого сделаны лыжи,- металл или эбонит - вначале не играет существенной роли. Однако затем он начинает сказываться на скольжении. Так, например, если лыжи металлические (а металл, как известно, хорошо проводит тепло), то тепло будет быстро рассеиваться и образование водяной смазки прекратится. Эбонитовые лыжи

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 [ 64 ] 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.