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
Школа на замке: как самоизоляция изменит систему образования Школа на замке: как самоизоляция изменит систему образования

Из-за карантина почти 16 млн школьников внезапно оказались на домашнем обучении

Forbes
Ирландец взбудоражил Интернет, рассказав, что у них с девушкой нет «своих» сторон кровати Ирландец взбудоражил Интернет, рассказав, что у них с девушкой нет «своих» сторон кровати

По мнению подавляющего большинства, подобное поведение в постели — извращение

Maxim
Почему девочки мечтают о дне свадьбы? Почему девочки мечтают о дне свадьбы?

Лет с пяти некоторые девочки начинают планировать, какой будет их свадьба

Psychologies
25 вещей, которые на самом деле ненавидят женщины 25 вещей, которые на самом деле ненавидят женщины

Эта статья поможет тебе прожить чуть более счастливую и долгую жизнь

Maxim
Археологи предложили новый способ поиска древнего пива Археологи предложили новый способ поиска древнего пива

Археологи экспериментально проверили способ выявления следов пива

N+1
Функциональные связи гиппокампа предсказали субъективный стресс Функциональные связи гиппокампа предсказали субъективный стресс

Гиппокамп для этого остался ключевым участком

N+1
Инженер рассказал детям, как не разбиться, прыгнув с 8 километров Инженер рассказал детям, как не разбиться, прыгнув с 8 километров

Марк Робер посвятил ролик третьему закону Ньютона и закону сохранения импульса

Популярная механика
Флора и фауна: 4 занятия, которые помогут наладить контакт с природой Флора и фауна: 4 занятия, которые помогут наладить контакт с природой

Медитативных хобби, связанные с природой, которые помогут уменьшить стресс

Esquire
Генетики обнаружили полиморфизм тоновости языка Генетики обнаружили полиморфизм тоновости языка

С помощью этого гена можно определить, относится ли язык человека к тоновым

N+1
Что читать на выходных: отрывок из романа Питера Хёга «Представление о двадцатом веке» 1988 года, впервые опубликованного на русском Что читать на выходных: отрывок из романа Питера Хёга «Представление о двадцатом веке» 1988 года, впервые опубликованного на русском

Отрывок из исторического фикшна о поисках национальной идентичности

Esquire
В поисках реликтовой лагуны В поисках реликтовой лагуны

Что будет, если морской залив отделить от моря?

Наука и жизнь
Рама для картины Рама для картины

Интерьер для семьи и... для коллекции предметов искусства

SALON-Interior
Как англичане зарыли гениальное русское изобретение: история гирокара Шиловского Как англичане зарыли гениальное русское изобретение: история гирокара Шиловского

Взлеты и мытарства графа Петра Шиловского и его двухколесного гирокара

Maxim
Как сделать свой мозг стрессоустойчивым: 6 техник, которые работают Как сделать свой мозг стрессоустойчивым: 6 техник, которые работают

Стань хозяином своего душевного равновесия

Playboy
Проявить внимание Проявить внимание

Снимки, сделанные в СССР и России с конца 1940-х до наших дней

Esquire
Опухоль молочной железы стала рекордсменом по бактериальному разнообразию Опухоль молочной железы стала рекордсменом по бактериальному разнообразию

Микробиологи сравнили набор внутриопухолевых бактерий в тысяче образцов ткани

N+1
Месть Фиделя Кастро: почему мы ошибаемся в людях и доверяем лжецам Месть Фиделя Кастро: почему мы ошибаемся в людях и доверяем лжецам

Почему мы не понимаем, когда незнакомец врет нам в глаза

Forbes
Не проспать опасность: как всегда быть начеку? Не проспать опасность: как всегда быть начеку?

Нужна ли ситуативная готовность обычному человеку и может ли он ее освоить?

Популярная механика
Как выпускница Физтеха за два года создала компанию с оценкой в $10 млн Как выпускница Физтеха за два года создала компанию с оценкой в $10 млн

Валерия Коган за 2 года сумела заинтересовать технологией крупные агрокомпании

Forbes
«Кодекс общежития»: как основатели Skyeng не сломались на старте «Кодекс общежития»: как основатели Skyeng не сломались на старте

Компания Skyeng смогла преодолеть несколько кризисов и не развалиться

Forbes
Правила жизни Денниса Хоппера Правила жизни Денниса Хоппера

Правила жизни актера Денниса Хоппера

Esquire
Как хорошо выглядеть во время видеоконференций: 5 простых советов Как хорошо выглядеть во время видеоконференций: 5 простых советов

Совещания в Zoom новой реальностью. Как им соответствовать внешне?

Esquire
Сильный и мертвый: какова связь между обязанностью мужчины быть сильным и количеством самоубийств Сильный и мертвый: какова связь между обязанностью мужчины быть сильным и количеством самоубийств

Общество должно разрешить мужчинам быть слабыми

Esquire
На пределе: путешествия на грани возможного На пределе: путешествия на грани возможного

Ведущий проекта «Роб Риггл исследует мир» отправляется разгадать тайны планеты

Популярная механика
Игры разума: лучшие трюки, которые поставят ваш мозг в тупик Игры разума: лучшие трюки, которые поставят ваш мозг в тупик

Оказывается, сложный человеческий мозг чертовски просто обмануть

Популярная механика
Лесли Нильсен: «Оскар» за лучшую жизнь Лесли Нильсен: «Оскар» за лучшую жизнь

История одного из самых великих комиков мира

Maxim
Как прекратить бесконечные чаепития и перерывы в компании? Введите «внутренюю валюту» Как прекратить бесконечные чаепития и перерывы в компании? Введите «внутренюю валюту»

Как заставить всех сотрудников компании работать эффективно?

Forbes
Смазывание колес войны между СССР и гитлеровской Германией Смазывание колес войны между СССР и гитлеровской Германией

Отрывок из книги Роджера Мурхауса "Дьявольский союз"

СНОБ
Продают продукты и доставляют пельмени: почему бары на самоизоляции продолжают работать в убыток Продают продукты и доставляют пельмени: почему бары на самоизоляции продолжают работать в убыток

Владельцы трёх петербургских заведений рассказали, как переживают кризис

VC.RU
Открыть в приложении