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
Родные... и чужие Родные... и чужие

Нередко братья и сестры не ладят и даже испытывают неприязнь друг к другу

Лиза
Швабры на $3 млрд: как домохозяйка построила бизнес-империю на «чудо-товарах» для дома Швабры на $3 млрд: как домохозяйка построила бизнес-империю на «чудо-товарах» для дома

История предпринимательницы, которой однажды надоело отжимать тряпку руками

Forbes
Дмитрий Брейтенбихер: «Они умеют идти вперед и при сильном встречном ветре» Дмитрий Брейтенбихер: «Они умеют идти вперед и при сильном встречном ветре»

Куда инвестируют состоятельные клиенты в условиях пандемии

Forbes
Турецкий марш Турецкий марш

Военная мощь Турции неожиданно оказалась предметом большого интереса

Популярная механика
Помнить все. Что такое эмоциональные труд Помнить все. Что такое эмоциональные труд

Почему-то эмоциональное обслуживание в семьях всегда ложится на плечи женщин

СНОБ
Итальянские каникулы Итальянские каникулы

Квартира, оформленная с уважением к итальянским традициям

AD
5 новых книг об искусстве, которые стоит прочитать 5 новых книг об искусстве, которые стоит прочитать

Пять книг, которые помогут вам открыть новые области в мире искусства

Esquire
С ароматом тропиков С ароматом тропиков

Кокосовое масло можно назвать средством три в одном

Лиза
Нервы на пределе: почему российские власти рассердились на заметку о рейтинге Путина Нервы на пределе: почему российские власти рассердились на заметку о рейтинге Путина

Связан ли всплеск эмоций посольства с голосованием о поправках в Конституцию?

Forbes
Как метать топоры: рассказ профессионала Как метать топоры: рассказ профессионала

Метание топора — потрясающе зрелищный вид спорта

Популярная механика
5 главных опасностей космических путешествий 5 главных опасностей космических путешествий

Полеты в космос сопряжены с целым рядом трудностей

Популярная механика
Городам казалось, будто их опять занимают немцы: история уникального гоночного грузовика Mercedes-Benz Городам казалось, будто их опять занимают немцы: история уникального гоночного грузовика Mercedes-Benz

Не только быстро, но и красиво

Maxim
10 сериалов для тех, кто устал от классических сериалов 10 сериалов для тех, кто устал от классических сериалов

Десяток сериалов, которые изменят ваше отношение к привычным форматам

Esquire
Ничего, кроме правды Ничего, кроме правды

Начало лета – самое время еще раз напомнить тебе об опасности УФ-излучения

Cosmopolitan
«Я не боюсь трудностей» «Я не боюсь трудностей»

Марго Овсянникова — модель и блогер с полумиллионом подписчиков

OK!
Полезно ли молоко? Полезно ли молоко?

В детстве нас убеждали, что молоко необходимо для здоровья

Psychologies
Китайские ученые рассказали о первой терапии сердца стволовыми клетками Китайские ученые рассказали о первой терапии сердца стволовыми клетками

Репрограммирование клеток может стать важным шагом в лечении болезней сердца

N+1
«С тобой так хорошо» и еще 10 фраз, которые важно говорить близким «С тобой так хорошо» и еще 10 фраз, которые важно говорить близким

Не секрет, что маленькие слова обладают огромной силой

Psychologies
Карантин за свой счет: почему противоэпидемические меры властей граничат с правовым нигилизмом Карантин за свой счет: почему противоэпидемические меры властей граничат с правовым нигилизмом

Есть все основания полагать, что de facto на территории Москвы введен карантин

Forbes
Сюжетные дыры и вопиющие ляпы всех-всех фильмов Marvel Сюжетные дыры и вопиющие ляпы всех-всех фильмов Marvel

Ошибки в фильмах дают повод пересмотреть их еще раз

Maxim
Жизнь после карантина. Аll-Terrain для коротких поездок Жизнь после карантина. Аll-Terrain для коротких поездок

Кроссоверы и внедорожники довольно часто обитают в городах

4x4 Club
Потепление позволит зеленым водорослям продвинуться вглубь Антарктиды Потепление позволит зеленым водорослям продвинуться вглубь Антарктиды

На Антарктическом полуострове водоросли занимают почти два квадратных километра

N+1
6 правил воспитания «трудных» подростков 6 правил воспитания «трудных» подростков

Как общаться с подростками, чтобы заглянуть им в душу и не потерять их уважение?

Psychologies
Андре Асиман: Из Египта Андре Асиман: Из Египта

Отрывок из мемуаров автора «Назови меня своим именем» Андре Асимана

СНОБ
Как компании-новички переписывают правила игры для монополистов и сокрушают бренды Как компании-новички переписывают правила игры для монополистов и сокрушают бренды

Стартапы, ставящие на удобство и дешевизну, способны совершить революцию

Forbes
Замена масла в АКП, вариаторе, «роботе». Почему это нужно делать Замена масла в АКП, вариаторе, «роботе». Почему это нужно делать

Для долгой работы коробок в «автоматах» нужно регулярно менять масло

РБК
Генетики обнаружили полиморфизм тоновости языка Генетики обнаружили полиморфизм тоновости языка

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

N+1
7 привычек собак и что они означают 7 привычек собак и что они означают

Так вот что собака имела ввиду, сказав «Мяу»

Maxim
Графеновый солнечный парус взлетел при помощи лазера Графеновый солнечный парус взлетел при помощи лазера

Графен может рассматриваться как материал для космических аппаратов

N+1
Открыть в приложении