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
Игра BioShock с годами становится только актуальнее Игра BioShock с годами становится только актуальнее

Все мы знаем, что такое глубокий экзистенциальный кризис и разочарование в мире

GQ
35 м² 35 м²

Ангелина Бородкина задумала интерьер, сочетающийся с видом из окна

AD
Человеческий фактор Человеческий фактор

Большие модные Дома все чаще поддерживают камерные мастерские

Vogue
Идея: Читать живопись Идея: Читать живопись

Инсталляция «Апология иммерсивной пустоты» – искусство не для всех

Maxim
Антисептики: найти и обезвредить Антисептики: найти и обезвредить

Мы задали твои (и свои) вопросы проверенному эксперту относительно антисептиков

Cosmopolitan
Астрономы подтвердили открытие двух протопланет у близкой молодой звезды Астрономы подтвердили открытие двух протопланет у близкой молодой звезды

Астрономы подтвердили существование двух протопланет у молодой звезды PDS 70

N+1
Тюрьма как доходное место Тюрьма как доходное место

Тюрьма, по образцу которой впоследствии создавались тюрьмы по всему миру

Дилетант
Разная война. Почему у Путина не получается защитить «итоги Второй мировой» Разная война. Почему у Путина не получается защитить «итоги Второй мировой»

Юбилей Победы Россия встречает в странных обстоятельствах

СНОБ
Как на праздник: самые необычные профессии в мире Как на праздник: самые необычные профессии в мире

Резюме этих высококвалифицированных спецов скучными точно не назовешь

Популярная механика
10 фильмов, поднимающих не только настроение, но и бодрость духа 10 фильмов, поднимающих не только настроение, но и бодрость духа

10 фильмов: от трогательных инди-драм до веселых историй о взрослении

Esquire
Каково это — едва не погибнуть, снимая войну в Афганистане. Прямая речь фотокорреспондента The New York Times Жуана Сильвы Каково это — едва не погибнуть, снимая войну в Афганистане. Прямая речь фотокорреспондента The New York Times Жуана Сильвы

Фотокорреспондент рассказывает о том, как он стал инвалидом в Афганистане

Esquire
Болит ли у собак голова? Болит ли у собак голова?

Что объясняет сгрызенный кроссовок и полтора часа воя на дверь шкафа?

Maxim
Гарри ясно Гарри ясно

Дэниел Рэдклифф давно отошел от амплуа волшебника из Хогвартса

Esquire
Флоренс Дженкинс. Её пение называли кудахтаньем, но залы всегда были полны Флоренс Дженкинс. Её пение называли кудахтаньем, но залы всегда были полны

Самая плохая оперная исполнительница всех времен – Флоренс Дженкинс

Cosmopolitan
Ким Шрёдингера. Почему важна судьба лидера Северной Кореи Ким Шрёдингера. Почему важна судьба лидера Северной Кореи

Кому действительно важна судьба лидера Северной Кореи

Forbes
Валерий Борзов – Усейн Болт из Советского Союза Валерий Борзов – Усейн Болт из Советского Союза

Его называют последним чистым спринтером в истории

GQ
Им только спросить Им только спросить

На что обратить внимание, чтобы найти лучшую и самую подходящую тебе работу

Cosmopolitan
Да пребудет с тобой Четвёртое мая! 17 неожиданных фактов о саге Да пребудет с тобой Четвёртое мая! 17 неожиданных фактов о саге

4 мая - особенный день для поклонников саги “Звездные войны”

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

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

Наука и жизнь
Что смотреть: лучшие фильмы и сериалы про офисную работу Что смотреть: лучшие фильмы и сериалы про офисную работу

Кино для тех, кто страшно соскучился по планктону и корпоративной рутине

Maxim
Манна небесная: российские дроны доставки еды Манна небесная: российские дроны доставки еды

Жители Ижевска могут заказывать еду, которая доставляется дронами

Популярная механика
Пятиминутный путеводитель по гастрономическим войнам Пятиминутный путеводитель по гастрономическим войнам

Почему обычные рецепты могут перссорить народы?

Esquire
«Мы сняли поезд с рельсов и отправили его в тупик»: о чем Баффет рассказал акционерам «Мы сняли поезд с рельсов и отправили его в тупик»: о чем Баффет рассказал акционерам

Инвестор Уоррен Баффет впервые провел онлайн собрание акционеров

Forbes
Как Германия возрождает европейский футбол Как Германия возрождает европейский футбол

Об опыте немцев, которые планируют возобновить футбольный чемпионат уже 16 мая

GQ
Дмитрий Степаненко: Дудь, ты не прав. Почему Москва не хуже Кремниевой долины Дмитрий Степаненко: Дудь, ты не прав. Почему Москва не хуже Кремниевой долины

Как обстоят дела с развитием IT-стартапов в России?

СНОБ
Алкогений: Анатолий Папанов Алкогений: Анатолий Папанов

Народный артист Папанов достоверно играл как мужика, так и интеллигента

Maxim
19 обывательских вопросов о стендапе: отвечают стендап-паблики «ВКонтакте» 19 обывательских вопросов о стендапе: отвечают стендап-паблики «ВКонтакте»

Что такое стендап? Есть ли в России звезды этого жанра комедии?

Esquire
Биоразлагаемая смазка для Севера Биоразлагаемая смазка для Севера

Создание биоразлагаемых материалов — важный шаг для экологии

Наука и жизнь
Открыть в приложении