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
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
Завышенные ожидания Завышенные ожидания

Квартира, в которой все устроено на самом высоком уровне

AD
Как добиться всего, чего хочешь: ключевые навыки успешной личности Как добиться всего, чего хочешь: ключевые навыки успешной личности

Кого можно считать успешным человеком и что отличает таких людей?

Cosmopolitan
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Без пятен и бледности: как носить «жидкие колготки» Без пятен и бледности: как носить «жидкие колготки»

Для тех, кто хочет «ножки как с обложки», придумали жидкие колготки

Cosmopolitan
Правила жизни Джона Траволты Правила жизни Джона Траволты

Джон Траволта, Энглвуд, США, 66 лет

Esquire
Секс и страх: 20 лучших триллеров с эротическим подтекстом Секс и страх: 20 лучших триллеров с эротическим подтекстом

Фильмы ужасов уместно заигрывают с теорией и практикой соблазнения

Esquire
Тагишский метеорит оказался щелочным Тагишский метеорит оказался щелочным

Канадские геохимики проанализировали фрагменты Тагишского метеорита

N+1
Ремень, таблетки, пистолет: 8 кинозвезд, которые неожиданно покончили с собой Ремень, таблетки, пистолет: 8 кинозвезд, которые неожиданно покончили с собой

Даже знаменитости порой сводят счеты с жизнью, шокируя близких

Cosmopolitan
Конец эпохи нефти: почему она больше не будет особым товаром Конец эпохи нефти: почему она больше не будет особым товаром

Нефть, как в свое время уголь, постепенно превращается в нормальный товар

Forbes
10 внезапных фактов об изобретателях 10 внезапных фактов об изобретателях

Великие изобретатели были чертовски разносторонними личностями

Maxim
10 необычных психических расстройств 10 необычных психических расстройств

За странностями в поведении может скрываться вполне реальный диагноз

Популярная механика
13 шагов миссии SpaceX Crew Dragon в реалистичных картинках 13 шагов миссии SpaceX Crew Dragon в реалистичных картинках

Первый в истории пилотируемый испытательный полет корабля Crew Dragon

Популярная механика
Зонирование, новые парки и гибкие здания. Женщины-урбанисты о том, что ждет города после пандемии Зонирование, новые парки и гибкие здания. Женщины-урбанисты о том, что ждет города после пандемии

Каким станет город после того, как мы выйдем из карантина

Forbes
Джордж Клуни: «Никогда не хожу на свидания с поклонницами. Это неспортивно» Джордж Клуни: «Никогда не хожу на свидания с поклонницами. Это неспортивно»

Лучшие цитаты Джорджа Клуни

Maxim
10 привычек для тех, кто хочет жить долго 10 привычек для тех, кто хочет жить долго

Долголетие - это просто!

Cosmopolitan
Как устроен Chery Tiggo и китайский автопром Как устроен Chery Tiggo и китайский автопром

Компания Chery в последние годы вышла на совершенно новый уровень

4x4 Club
Медитативное погружение в помидор Медитативное погружение в помидор

Как приготовить блюдо, которое ошеломит гостя и вызовет у него восторженный шок?

Bones
Как крупнейший производитель игрушек намерен снизить издержки с помощью картошки и кукурузы Как крупнейший производитель игрушек намерен снизить издержки с помощью картошки и кукурузы

Новое увлечение миллиардера Фрэнсиса Чой Чи-Мина — биопластик из крахмала

Forbes
«Нужно включать печатный станок»: основатель «Теремка» об ошибках властей и единственном выходе из кризиса «Нужно включать печатный станок»: основатель «Теремка» об ошибках властей и единственном выходе из кризиса

Как «Теремок» его бизнес переживает карантин

Forbes
Сам себе дизайнер: 5 способов переделать одежду своими руками (и немного развлечься в процессе) Сам себе дизайнер: 5 способов переделать одежду своими руками (и немного развлечься в процессе)

Как изменить вещи, которые разонравились или обзавелись дефектами

Esquire
Опус магнум Опус магнум

Выставка «Иной взгляд: Портрет страны в объективе агентства Magnum»

Vogue
«Рождение таблетки. Как четверо энтузиастов переоткрыли секс и совершили  революцию» «Рождение таблетки. Как четверо энтузиастов переоткрыли секс и совершили  революцию»

Кто такая Сэнгер, Пинкус знал, да и почти вся Америка знала

N+1
«Я не боюсь трудностей» «Я не боюсь трудностей»

Марго Овсянникова — модель и блогер с полумиллионом подписчиков

OK!
«На такие условия на входе никто бы не согласился»: почему не все инвесторы Telegram довольны Павлом Дуровым «На такие условия на входе никто бы не согласился»: почему не все инвесторы Telegram довольны Павлом Дуровым

Что команда Павла Дурова предложила инвесторам?

Forbes
Эоловы замки Тянь-Шаня Эоловы замки Тянь-Шаня

Путешествие в удивительные горы Тянь-Шаня

Наука и жизнь
Валерий Борзов – Усейн Болт из Советского Союза Валерий Борзов – Усейн Болт из Советского Союза

Его называют последним чистым спринтером в истории

GQ
Вспомнить все: как стать обладателем суперпамяти Вспомнить все: как стать обладателем суперпамяти

6 способов сохранить отличную память независимо от возраста

Популярная механика
Почему Эр-Рияд сократил добычу еще на 1 млн баррелей: взгляд из Москвы Почему Эр-Рияд сократил добычу еще на 1 млн баррелей: взгляд из Москвы

Решение Саудовской Аравии сократить добычу нефти связано с политической игрой

Forbes
Открыть в приложении