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
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
Яичная диета: похудеть, но не закукарекать Яичная диета: похудеть, но не закукарекать

Как безопасно худеть на яйцах?

Cosmopolitan
Tinder-детектив, история нижнего белья и мемуары матери Илона Маска Tinder-детектив, история нижнего белья и мемуары матери Илона Маска

Топ-6 книжных новинок, которые нужно прочитать

GQ
Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
Как на карантине не превратиться в родителей-монстров? Как на карантине не превратиться в родителей-монстров?

Как удерживаться в рамках «праведного гнева» и не скатываться в ярость

Psychologies
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
Начать кризис с запасом в $1,7 млрд, но почти разориться через месяц: почему бренд Gap может не пережить пандемию Начать кризис с запасом в $1,7 млрд, но почти разориться через месяц: почему бренд Gap может не пережить пандемию

Магазины простаивают, в онлайне тоже не покупают, компания не платит за аренду

VC.RU
Как убрать акне на спине и чем мазать шею: уход за неочевидными частями тела Как убрать акне на спине и чем мазать шею: уход за неочевидными частями тела

Как сохранить молодость ушей? Чем убрать прыщи на спине?

Cosmopolitan
Гороскоп на диване Гороскоп на диване

Татьяна Алешичева об экранизации «Светил» Элеанор Каттон

Weekend
Унесенные Миядзаки. Как прославленный японец показал нам мир глазами ребенка Унесенные Миядзаки. Как прославленный японец показал нам мир глазами ребенка

Отрывок из книги «Студия Ghibli: творчество Хаяо Миядзаки и Исао Такахаты»

Forbes
Ревнует девушка? 4 способа исправить ситуацию и зажить в гармонии Ревнует девушка? 4 способа исправить ситуацию и зажить в гармонии

Что делать, если твоя девушка постоянно ревнует тебя?

Playboy
Бег без вреда себе: главное о концепции максимального потребления кислорода Бег без вреда себе: главное о концепции максимального потребления кислорода

Важный материал для всех любителей бега и фитнеса

Playboy
Как человеческая агрессия стала частью театра и перформанса Как человеческая агрессия стала частью театра и перформанса

В мае выходит книга Ричарда Шехнера «Теория перформанса»

Esquire
Новые поиски темной материи предложили вести на старых детекторах Новые поиски темной материи предложили вести на старых детекторах

Для получения свежих данных достаточно немного изменить режим работы установок

N+1
Программа на восстановление Программа на восстановление

Как восстановить потерянный бьюти-баланс?

Здоровье
«Пересекая границы» Майкла Дэвида-Фокса «Пересекая границы» Майкла Дэвида-Фокса

Майкл Дэвид-Фокс задается вопросом о советской модерности

Weekend
Любимые виды спорта Трюдо, Путина, Эрдогана и других политиков Любимые виды спорта Трюдо, Путина, Эрдогана и других политиков

Эти лидеры государств вдохновляют миллионы людей совершенствовать свое тело

РБК
Ваш домашний сад: 5 простых шагов, чтобы начать озеленение интерьера Ваш домашний сад: 5 простых шагов, чтобы начать озеленение интерьера

Рассказываем, как создать дома зеленый уголок

Esquire
Ограничения стали новой нормой: как изменится жизнь после карантина Ограничения стали новой нормой: как изменится жизнь после карантина

Некоторые государства постепенно смягчают ограничения, введенные из-за пандемии

Forbes
Лана Дель Рей Лана Дель Рей

Правила жизни Ланы Дель Рей

Esquire
Революции и шпионы: как изображают Россию в зарубежных фильмах Революции и шпионы: как изображают Россию в зарубежных фильмах

Какой видят Россию зрители по всему миру?

РБК
«В свой Олифан трубит Роланд с трудом…» «В свой Олифан трубит Роланд с трудом…»

Призыв стал последним, что король услышал от своего верного паладина

Дилетант
«Почему Илон Маск не чудак»: первое интервью создателя Tesla и SpaceX журналу Forbes «Почему Илон Маск не чудак»: первое интервью создателя Tesla и SpaceX журналу Forbes

Первая статья Forbes об Илоне Маске — в ней он еще далеко не визионер

Forbes
Л-1: как в СССР вместо трактора построили первый лимузин Л-1: как в СССР вместо трактора построили первый лимузин

Как выпускались первые советские лимузины

Популярная механика
Дрель и клятва Гиппократа: где и как учились самые перспективные молодые россияне Дрель и клятва Гиппократа: где и как учились самые перспективные молодые россияне

Университетские приключения участников рейтинга Forbes «30 до 30»

Forbes
Как делают стволы для снайперских винтовок: отвечает Влад Лобаев Как делают стволы для снайперских винтовок: отвечает Влад Лобаев

Как делают стволы для снайперских винтовок и как технологии влияют на точность?

Популярная механика
На свободу с чистой совестью: что знаки зодиака будут делать после карантина На свободу с чистой совестью: что знаки зодиака будут делать после карантина

Что мы будем делать, когда вырвемся на свободу

Cosmopolitan
10 видов современного оружия, изобретённого в глубокой древности 10 видов современного оружия, изобретённого в глубокой древности

Предтечи нынешних средств ведения войны насчитывают по несколько тысяч лет

Популярная механика
Тилар Маццео: Дети Ирены Тилар Маццео: Дети Ирены

Отрывок из книги Тилара Маццео о польской героине Ирене Сендлер

СНОБ
Открыть в приложении