Марк Волынский - Необыкновенная жизнь обыкновенной капли

• Название: Необыкновенная жизнь обыкновенной капли
• Автор: Марк Волынский
• Издательство: Издательство «Знание»
• Жанр: Физика
• Год: 1986

---

приложение

мэк

(Малая энциклопедия капли)

Атмосферная (или метеорологическая) оптика — изуча­ет световые явления в атмосфере и находящиеся там частицы влаги, «заведует» великолепным и разнообраз­ным «световым оформлением»: радугой, венцами — све­товыми нимбами и кольцами вокруг различных светиль­ников (фонарей и др.). Венцы — родственники радуги, та же физическая природа — дифракция света на мел­ких капельках; вертикальные световые столбы от кри­сталликов льда, витающих в морозном воздухе, эти кри­сталлики имеют форму равно ориентированных призм, одинаково преломляющих свет.

Аэрозоль — капли, взвешенные в газе. Так, простей­ший пневматический ингалятор лечит нас от ОРЗ, по­давая струю воздуха с каплями лекарства в носоглот­ку; приводится в действие импульсом давления при на­жатии на поршенек.

Брызгун-рыба — живет в жарких странах, пропита­ние добывает с помощью капли, снайперски точно сби­вая насекомое с ветвей, нависших над водоемом. Не камень и палка, а капля — вот метательное оружие, ис­пользованное животными задолго до первобытного человека.

Вильсона камера. Принцип устройства гениально прост (так и выскочил неувядаемый трюизм), босуд с влажным очищенным воздухом содержит поршень, его быстрое движение увеличивает объем камеры, и воздух резко охлаждается (газ тратит энергию на работу рас­ширения). Пары влаги становятся переохлажденными, готовыми образовать мельчайшие капельки тумана. Эле­ментарные частицы (α,β-частицы, электроны и т. д.), влетая в камеру Вильсона и сталкиваясь с молекулами газа, ионизируют их, превращают в центры конденса­ции, результат—четкий след в виде траектории из ка­пелек мгновенно выпавшей влаги по ходу траектории движения частицы. Невидимое стало зрйМым. Нр, сог­ласно известному принципу неопределенности Гейзенберга, координаты электрона нельзя точно указать. 

Линия в камере Вильсона, конечно, не рисует не доступ­ный прямому наблюдению призрачный путь электрона в микромире. След в камере — лишь пунктир матовых фонариков-капелек, развешенных по углам невидимой, ломаной трассы летящей частицы — осредненный образ траектории в микромире. 

Камера Вильсона, помещенная в магнитное поле, по­зволила открыть американцу Андерсону (1932) позит­рон, частицу с положительным зарядом, предсказанную знаменитым английским физиком Дираком. Камера Вильсона, дав науке многое, достигла пределов своих возможностей. В разряженной среде газа стремитель­ные частицы высоких энергий пролетают слишком боль­шие интервалы между соударениями, не вступая во взаимодействие ни с ядрами, ни с электронной оболоч­кой атома. Камера Вильсона для их обнаружения ста­ла слишком короткой. Уступая первые роли, она пере­дала эстафету пузырьковой камере (см. Пузырьковая камера).

Воздушно-реактивные двигатели (ВРД). Двигатели, тяга которых создается благодаря реакции воздушной струи; ускорение струи обеспечивается процессами распыливания, смесеобразования топливовоздушной смеси с последующим ее сгоранием.

Горящая капля — капля топлива, окруженная пла­менем, возникающим в результате окисления ее паров окружающим воздухом (подвижным или неподвижным).

Град:

— замерзшие капли дождя; 

— название дождевальной оросительной машины; нашла неожиданное применение для намывания ледя­ных дорог, строительства переправ и даже мостов через водные преграды.

Гроза. Все знают, что это атмосферное явление элек­трической природы, Но до сих пор нет еще толкового объяснения, каким образом молния успевает за тысяч­ные доли секунды своего рождения собрать заряды с миллионов миллиардов капелек в грозовом облаке.

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) — так обыч­но (хотя и не совсем точно) называют машины по пре­образованию энергии в механическую работу, в кото­рых сжигание топлива происходит в специальных каме­рах— цилиндрах. Один из классификационных призна­ков ДВС — способы подготовки топливо-воздушной смеси. Их два: внешнее смесеобразование и внутреннее. 

При первом способе смесь готовится в специальном устройстве — карбюраторе, где бензин через тонкий ка­нал-жиклер распыливается в быстрой струйке воздуха. Топливный факел с основным воздушным потоком, поступающим из атмосферы, засасывается в цилиндр на такте впуска, когда поршень отходит от верхней точки и создает разряжение. По пути в трубопроводе капель­ки и часть жидкости на стенках трубы испаряются и перемешиваются с воздухом. В конце такта сжатия смесь над цилиндром поджигается электроискрой и бур­но сгорает. Выделившаяся энергия создает высокое ра­бочее давление на поршень. 

Для второго способа смесеобразования никакой спе­циальной «кухни» не требуется. По этому способу ра­ботает двигатель немецкого инженера Рудольфа Дизе­ля— дизель (год изобретения 1897-й). Это машина- «верблюд», мощная, выносливая и экономичная, поскольку довольствуется более дешевыми фракциями нефти — керосиновыми, газойлевыми, соляровыми. 

Топливо в дизеле впрыскивается непосредственно в камеру сгорания через форсунку под высоким давлени­ем подачи — около 150 кгс/см2. «Кормление» происхо­дит в конце такта сжатия, когда давление над поршнем достигает 75 кгс/см2. Качество распыливания обеспечи­вается высоким давлением среды и скоростью впрыска топлива. В конце такта происходит самовоспламенение и сгорание смеси. 

Столетие труда и неустанной работы человеческой мысли довело идею ДВС до совершенства и дало людям надежный и самый массовый двигатель для самых раз­ных видов транспорта.

Дождь по заказу — см. Облака.

Дробление капель — цепной процесс уменьшения размеров капель в результате их сплющивания пото­ком воздуха с последующим распадом образовавшегося диска и далее тороидального кольца на более мелкие капли.

Жидкостная экструзия — метод извлечения примеси, растворенной в жидкости. Жидкость, содержащую смесь, распыливают в другой жидкости, с ней не смеши­вающейся. С этой второй жидкостью примесь «охотнее» соединяется. Например, для извлечения альдегида из эфира его распыливают в воде, с которой он не сме­шивается: альдегид переходит из эфира в воду.

Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) — реактив­ный двигатель, работающий на жидком топливе. Уско­рение реактивной газовой струи, выходящей из сопла ЖРД, обеспечивается процессами распыливания, смесе­образования и горения первоначально жидких капель топлива и окислителя.

Змеиного яда капля — биологическое отравляющее вещество, изобретенное природой для целей охоты и за­щиты; в малых концентрациях служит очень ценным лекарственным препаратом. Змей разводят в специаль­ных серпентариях, где происходит их регулярное «дое­ние» для собирания яда. Капелька яда стоит дороже такой же капли золота.

Инверсионный (конденсационный) след — туманный след за самолетом на высотах 8—12 километров, состоя­щий из мелких водяных капелек, которые конденси­руются в струях выхлопных газов двигателя, содержа­щих водяные пары; при сгорании килограмма керосина образуется 1,2 килограмма водяного пара.

Ингалятор — см. Аэрозоль.

Инфекция капельная — инфекция, содержащая мик­робы и вирусы в капельках, особенно в выделениях из носоглотки. Каждый чихающий больной гриппом — «отравленная форсунка» с дальнобойностью до несколь­ких метров — опасен для окружающих.

Кавитация — возникновение пузырьков газа в опре­деленных зонах жидкости, где создаются условия мест­ного «микровскипания». Такие пузырьки могут рождать­ся в области быстрых течений. Там, согласно закону Бернулли, давление жидкости сильно падает, достигая уровня упругости паров. При схлопывании пузырьков обнаруживается их вредный, «колючий» норов: возника­ют мгновенные пики высоких давлений — миллионы уколов, разрушающих высокооборотные гребные винты кораблей, подводные сооружения гидроплотин и т. д.

Капельница — простейший каплеобразователь для бытовых и медицинских нужд, часто вставляется в виде миниатюрной пластиковой пробочки в горлышко пу­зырька с лекарствами — говорить вроде не о чем, он вообще не имеет устройства. Не совсем так. Вспомните попытку получить серию ровных капель в обычном пу­зырьке с узким горлышком. Вы наклонили пузырек, даже опрокинули, но капель нет. Не пускает разряже­ние между дном пузырька и жидкостью; внешнее ат­мосферное давление больше статического в жидкости пузырька. Капельница должна иметь два отдельных ка­нала: 1) для сообщения сосуда с атмосферой и устране­ния разряжения; 2) для выхода капель. Современные пластиковые капельницы компактны и технологичны, но иногда работают нечетко — воздушный микроканал рас­положен близко от основного (их нетрудно разглядеть) и может забиваться жидкостью. Кое-где сохранились «добрые старые» капельницы с притертой пробкой, имевшей два тонких канала-бороздки, они продолжа­лись на поверхности горлышка. Поворот пробки — и обе пары бороздок на пробке и горлышке совмещены, дей­ствие безотказное.