Кухня — отличная возможность наглядно объяснить физику

Популярная механикаНаука

10 физических явлений на кухне: увидеть своими глазами

Ежедневно мы проводим на кухне 1-2 часа. Кто-то меньше, кто-то больше. При этом мы редко задумываемся о физических явлениях, когда готовим завтрак, обед или ужин. А ведь большей их концентрации в бытовых условиях, чем на кухне, в квартире и быть не может. Хорошая возможность объяснить физику детям!

Тим Скоренко

ed8ff90a6c764522fc7bbeefaa4c109b.jpg

1Диффузия

С этим явлением на кухне мы сталкиваемся постоянно. Его название образовано от латинского diffusio — взаимодействие, рассеивание, распространение. Это процесс взаимного проникновения молекул или атомов двух граничащих веществ. Скорость диффузии пропорциональна площади поперечного сечения тела (объему), и разности концентраций, температур смешиваемых веществ. Если есть разница температуры, то она задает направление распространения (градиент) - от горячего к холодному. В итоге происходит самопроизвольное выравнивание концентраций молекул или атомов.

Это явление на кухне можно наблюдать при распространении запахов. Благодаря диффузии газов, сидя в другой комнате, можно понять, что готовится. Как известно, природный газ не имеет запаха, и к нему примешивают добавку, чтобы легче было обнаружить утечку бытового газа. Резкий неприятный запах добавляет одорант, например, этилмеркаптан. Если с первого раза конфорка не загорелась, то мы можем чувствовать специфический запах, который с детства мы знаем, как запах бытового газа.

А если бросить в кипяток крупинки чая или заварной пакетик и не размешивать, то можно увидеть, как распространяется чайный настой в объеме чистой воды. Это диффузия жидкостей. Примером диффузии в твердом теле может быть засолка помидор, огурцов, грибов или капусты. Кристаллы соли в воде распадаются на ионы Na и Cl, которые, хаотически двигаясь, проникают между молекулами веществ в составе овощей или грибов.

2Смена агрегатного состояния

Мало кто из нас замечал, что в оставленном стакане с водой через несколько дней испаряется такая же часть воды при комнатной температуре, как и при кипячении в течение 1−2 минут. А замораживая продукты или воду для кубиков льда в холодильнике, мы не задумываемся, как это происходит. Между тем, эти самые обыденные и частые кухонные явления легко объясняются. Жидкость обладает промежуточным состоянием между твердыми веществами и газами. При температурах, отличных от кипения или замерзания, силы притяжения между молекулами в жидкости не так сильны или слабы, как в твердых веществах и в газах. Поэтому, например, только получая энергию (от солнечных лучей, молекул воздуха комнатной температуры) молекулы жидкости с открытой поверхности постепенно переходят в газовую фазу, создавая над поверхностью жидкости давление пара. Скорость испарения растет при увеличении площади поверхности жидкости, повышении температуры, уменьшении внешнего давления. Если температуру повышать, то давление пара этой жидкости достигает внешнего давления. Температуру, при которой это происходит, называют температурой кипения. Температура кипения снижается при уменьшении внешнего давления. Поэтому в горной местности вода закипает быстрее.

И наоборот, молекулы воды при понижении температуры теряют кинетическую энергию до уровня сил притяжения между собой. Они уже не двигаются хаотично, что позволяет образоваться кристаллической решетке как у твердых тел. Температура 0 °C, при которой это происходит, называется температурой замерзания воды. При заморозке вода расширяется. Многие могли познакомиться с таким явлением, когда помещали пластиковую бутылку с напитком в морозилку для быстрого охлаждения и забывали об этом, а после бутылку распирало. При охлаждении до температуры 4 °C сначала наблюдается увеличение плотности воды, при которой достигается ее максимальная плотность и минимальный объем. Затем при температуре от 4 до 0 °C происходит перестройка связей в молекуле воды, и ее структура становится менее плотной. При температуре 0 °C жидкая фаза воды меняется на твердую. После полного замерзания воды и превращения в лед ее объем вырастает на 8,4%, что и приводит к распиранию пластиковой бутылки. Содержание жидкости во многих продуктах мало, поэтому они при заморозке не так заметно увеличиваются в объеме.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Рейтинг брендов Рейтинг брендов

Бренды, которые стали заметны на рынке за год

Forbes
Топ-5 пар летней обуви, которая никогда не выйдет из моды Топ-5 пар летней обуви, которая никогда не выйдет из моды

Выглядеть стильно можно независимо от постоянно меняющихся трендов

Cosmopolitan
История вещей История вещей

Юлия Черкун о своём доме и о том, как быть счастливым

SALON-Interior
Трофей из России — легендарный Т-34 на службе вдали от дома Трофей из России — легендарный Т-34 на службе вдали от дома

Т-34 побывал везде - в Европе, на Ближнем Востоке, в Африке

Maxim
Умные вещи века Умные вещи века

10 переизобретений, без которых ты раньше отлично жил, но теперь – не сможешь

Maxim
«Доходы ниже прожиточного минимума»: Пашу об убытках Black Star из-за кризиса, клипе про Москву и уходе Егора Крида «Доходы ниже прожиточного минимума»: Пашу об убытках Black Star из-за кризиса, клипе про Москву и уходе Егора Крида

Павел «Пашу» Курьянов о том, почему онлайн не спасет концертный бизнес?

Forbes
Спокойствие, только спокойствие: управляем своим состоянием с помощью дыхания Спокойствие, только спокойствие: управляем своим состоянием с помощью дыхания

Сохранение спокойствия очень важно для психического и физического благополучия

Cosmopolitan
Хитрая схема: почему бензин в России не дешевеет даже при ценах на нефть, как в 2000-х Хитрая схема: почему бензин в России не дешевеет даже при ценах на нефть, как в 2000-х

Нефтяные котировки рухнули до уровней 2000-х, а цены на бензин не снижаются

Forbes
Создана вибрирующая одежда, изменяющая сознание: игры с восприятием Создана вибрирующая одежда, изменяющая сознание: игры с восприятием

Исследователи разработали вибрирующий текстиль, который изменяет восприятие

Популярная механика
Вывод АЭС из эксплуатации привел к исчезновению тропических рыб у берегов Японии Вывод АЭС из эксплуатации привел к исчезновению тропических рыб у берегов Японии

Без сброса теплой воды тропические виды заменились умеренными

N+1
Определены самые популярные игровые консоли в мире: это не PS4 и Xbox Определены самые популярные игровые консоли в мире: это не PS4 и Xbox

Кто же круче — Sony, Nintendo или Microsoft

Популярная механика
Как на самом деле охотились хищные динозавры Как на самом деле охотились хищные динозавры

Небольшие хищные динозавры, вопреки мнению Голливуда, не охотились единой стаей

Популярная механика
7 кинозвезд-преступников 7 кинозвезд-преступников

Великие актеры способны на большее, чем превышение скорости и неуплата налогов

Maxim
Мифы о “Каспийском монстре”: почему экранопланы “не взлетели” Мифы о “Каспийском монстре”: почему экранопланы “не взлетели”

Как разбивается о суровую реальность миф об экранопланах

Популярная механика
Пилот разбившегося “Суперджета” обвинил самолет в катастрофе Пилот разбившегося “Суперджета” обвинил самолет в катастрофе

Пилот трагично известного "Суперджета" рассказал подробности произошедшего

Популярная механика
Найдена одна из древнейших галактик во Вселенной Найдена одна из древнейших галактик во Вселенной

Галактика, которая помнит Вселенную еще совсем юной

Популярная механика
Восточные практики для детей: это возможно? Восточные практики для детей: это возможно?

Можно ли мотивировать ребенка на занятия оздоравливающей восточной практикой?

Psychologies
На На

История долгого и счастливого брака Леонида Ярмольника и его жены Оксаны

Cosmopolitan
6 женщин, изменивших автомобильную индустрию 6 женщин, изменивших автомобильную индустрию

Многим изобретениям, ставшим неотъемлемой частью автомобиля, мир обязан женщинам

Популярная механика
Квантовое расширение черной дыры Крускала оказалось асимптотически корректным Квантовое расширение черной дыры Крускала оказалось асимптотически корректным

Квантовая теория является асимптотически корректной

N+1
«Полнейшее отчаяние. Неужели так в каждой квартире?» «Полнейшее отчаяние. Неужели так в каждой квартире?»

Кафка, Буковски, Гоголь и другие о том, как достали соседи

Weekend
Авантюры, джаз и Америка 1920-х: публикуем фрагмент романа «Исповедь моего сердца» Джойс Кэрол Уотс Авантюры, джаз и Америка 1920-х: публикуем фрагмент романа «Исповедь моего сердца» Джойс Кэрол Уотс

Отрывок из саги о семье авантюристов, мошенников и жуликов

Esquire
Движение вниз. 50 лет назад начались работы на Кольской сверхглубокой скважине Движение вниз. 50 лет назад начались работы на Кольской сверхглубокой скважине

Закрытая скважина может стать памятником важному научному проекту

СНОБ
Материал будущего: из космической отрасли в ваш дом Материал будущего: из космической отрасли в ваш дом

Пенополиуретан всё чаще заменяет традиционные материалы в строительстве

Популярная механика
Черную дыру около Солнца предложили искать роем спутников Черную дыру около Солнца предложили искать роем спутников

За поясом Койпера находится девятая планета или небольшая черная дыра

Популярная механика
Полицейское государство, крепостное право: Дуров назвал семь причин не переезжать в США Полицейское государство, крепостное право: Дуров назвал семь причин не переезжать в США

Почему Павел Дуров не рекомендует переезжать в Кремниевую долину

Forbes

10 самых экзотичных переложений европейских фильмов в Голливуде

Esquire
Пушки острова Русский: как русская батарея наводила страх на японцев Пушки острова Русский: как русская батарея наводила страх на японцев

Оборона морских портов должна быть жесткой и несгибаемой

Популярная механика
Пора освободить шкаф: как правильно убрать на хранение зимние вещи Пора освободить шкаф: как правильно убрать на хранение зимние вещи

Краткая памятка по правильной ревизии гардероба на предмет сезонной одежды

Esquire
«Кем я стану, когда вырасту?» «Кем я стану, когда вырасту?»

Как выглядят птенцы и похожи ли они на своих родителей — птиц?

Наука и жизнь
Открыть в приложении