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
Патриарх Иван Ильич, крепостная Брежнева и императрица Катюша Патриарх Иван Ильич, крепостная Брежнева и императрица Катюша

Сергей Ходнев о приключениях русских фамилий и обстоятельств в сериале «Великая»

Weekend
Тимоти Шаламе Тимоти Шаламе

Правила жизни актера Тимоти Шаламе

Esquire
Создана вибрирующая одежда, изменяющая сознание: игры с восприятием Создана вибрирующая одежда, изменяющая сознание: игры с восприятием

Исследователи разработали вибрирующий текстиль, который изменяет восприятие

Популярная механика
Умные вещи века Умные вещи века

10 переизобретений, без которых ты раньше отлично жил, но теперь – не сможешь

Maxim
Мир после пандемии: что ждет книжную индустрию Мир после пандемии: что ждет книжную индустрию

С какими проблемами столкнулись издательства и что будет после пандемии

СНОБ
Пластырь из цианобактерий заживил хронические раны при диабете Пластырь из цианобактерий заживил хронические раны при диабете

С пластырем скорость заживления ран у мышей с диабетом была нормальной

N+1
Вспоминая Канны: экспериментальные платья и веселые выходы на кинофестивалях 1966–1976 годов Вспоминая Канны: экспериментальные платья и веселые выходы на кинофестивалях 1966–1976 годов

Лучшие выходы на красные дорожки фестиваля разных лет

Esquire
Последние китайские предупреждения: можно ли использовать опыт КНР для выхода из кризиса в торговле? Последние китайские предупреждения: можно ли использовать опыт КНР для выхода из кризиса в торговле?

Ретейл в Китае возвращается к жизни после карантинных ограничений

Forbes
Майли Сайрус, Меган Фокс и еще 6 знаменитостей, которые сменили имидж Майли Сайрус, Меган Фокс и еще 6 знаменитостей, которые сменили имидж

Популярные люди часто меняют стиль, прически и макияж для привлечения внимания

РБК
Как быть, если карантин убивает ваши отношения? Как быть, если карантин убивает ваши отношения?

Способы, которые помогут наладить ваши отношения

GQ
13 спорных сцен из фильмов: что возможно, а что выдумка 13 спорных сцен из фильмов: что возможно, а что выдумка

Можно ли провести бриллианты в гипсе? А распилить кого-нибудь бензопилой?

Maxim
Предсказан новый тип галактик Предсказан новый тип галактик

Ученые поняли, почему крошечной галактике так трудно омолодиться

Популярная механика
Без царя в голове. Как беспилотные автомобили перекраивают реальность Без царя в голове. Как беспилотные автомобили перекраивают реальность

Мир всё ближе к черте, когда место водителя займет искусственный интеллект

Forbes
Осиновый кол при низкой температуре Осиновый кол при низкой температуре

Роторный испаритель, который пришел на кухню из научных лабораторий

Bones
Стимуляция зрительной коры заставила слепых видеть буквы Стимуляция зрительной коры заставила слепых видеть буквы

Ученые добились появления зрительных образов через стимуляцию зрительной коры

N+1
Как выбрать карту памяти для смартфона и другой техники Как выбрать карту памяти для смартфона и другой техники

Выбрать карту памяти сегодня гораздо проще, чем лет 10 назад

CHIP
“Я не лысею!”: Мак-Конахи, Бекхэм и другие звезды, которые пересадили волосы “Я не лысею!”: Мак-Конахи, Бекхэм и другие звезды, которые пересадили волосы

Знаменитости, которые внезапно обзавелись роскошными шевелюрами

Cosmopolitan
Что происходит с костюмами после киносъемок Что происходит с костюмами после киносъемок

Костюмы из кино крадут, покупают, отправляют в музей или просто выбрасывают

GQ
Мария Гурьева: Новая эра образования — какой она будет? Мария Гурьева: Новая эра образования — какой она будет?

Вынужденная изоляция, закрытые школы и университеты перевернули мир образования

СНОБ
9 лучших каш для похудения 9 лучших каш для похудения

Каши, которые помогут избавиться от лишнего веса и оздоровить организм

Cosmopolitan
Обман зрения: как популярные оптические иллюзии дурят наш мозг Обман зрения: как популярные оптические иллюзии дурят наш мозг

Оптические иллюзии - это прямое подтверждение того, что наш мозг чертовски ленив

Популярная механика
Как разминируют минные поля: работа сапера Как разминируют минные поля: работа сапера

Как проходят тренировки одного из самых боеспособных соединений Российской армии

Популярная механика
Улучшающий запоминание шрифт не улучшил запоминание Улучшающий запоминание шрифт не улучшил запоминание

Sans Forgetica нужно переименовать в Sans Remembica (ба-дум-тсс)

N+1
Связь между прогулками по новым местам и хорошим настроением оказалась двусторонней Связь между прогулками по новым местам и хорошим настроением оказалась двусторонней

Если люди посещают больше разнообразных мест, их настроение улучшается

N+1
Renault обновила кроссовер Kaptur — немного ярче, немного удобнее, немного дороже Renault обновила кроссовер Kaptur — немного ярче, немного удобнее, немного дороже

Обновленный Ranault Kaptur выглядит сочнее и стоит дороже миллиона

Maxim
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
Хуже, чем СПИД и Вьетнам: как самоизоляция подкосила поколение 30-летних Хуже, чем СПИД и Вьетнам: как самоизоляция подкосила поколение 30-летних

Миллениалы чаще остальных страдают от стресса во время карантина

Forbes
Колоссальная неопределенность: от чего зависит курс рубля и что с ним будет к концу года Колоссальная неопределенность: от чего зависит курс рубля и что с ним будет к концу года

От чего зависят валютные курсы, надолго ли доллар останется главной валютой мира

Forbes
Сомневаешься в своих силах? 5 типов синдрома самозванца (и как с ними бороться) Сомневаешься в своих силах? 5 типов синдрома самозванца (и как с ними бороться)

Некоторые из нас страдают синдромом самозванца, даже не подозревая об этом.

Playboy
Открыть в приложении