Космос у тебя дома - Рабиза Флорентий Владимирович - Страница 10

А вот еще один интересный опыт превращения механической энергии в световую.

Возьмите кусок пиленого сахара (не прессованного, так называемого легкорастворимого) и щипчики, которыми колют сахар. Опыт проводится в полной темноте, когда глаза уже к ней привыкли. Вы колете щипчиками сахар и наблюдаете, что при этом происходит. В момент, когда щипчики раскалывают сахар, в месте раскола вспыхивает голубоватый огонек. Это вспышка холодного света. Холодное свечение возникает при разломе кристаллов и носит замысловатое название — триболюминесценция.

Превращение света в электричество

Мы привыкли легко превращать электричество в свет. Для этого нужно только повернуть выключатель. Но существует явление, когда свет превращается в электричество. Это явление называется фотоэффектом. Оно было исследовано и изучено выдающимся русским физиком Александром Григорьевичем Столетовым в конце прошлого века. Он установил, что если осветить цинковую пластинку ярким светом электрической дуги, тогда в той цепи, в которой эта пластинка находится, появится электрический ток. На этом открытии основано применение фотоэффекта в наши дни. Он широко применяется и в промышленности и в повседневной жизни. Звуковое кино, телевидение не могли бы существовать без применения фотоэффекта.

Но фотоэффект — это не только усиление электрического тока при освещении некоторых металлов, находящихся в электрической цепи. Фотоэффект может проявляться и по-другому.

В некоторых полупроводниках, когда они освещены, возникает электрический ток, которого раньше в них не было. Световая энергия в них превращается в энергию электрическую.

Одно из применений этого явления — использование его в фотоэкспонометре для определения экспозиции при фотосъемках.

Вы можете наблюдать, держа в руках фотоэкспонометр, как отклоняется его стрелка, когда он направлен на освещенные предметы.

Солнечные батареи на космических кораблях, спутниках, луноходах, орбитальных станциях обеспечивают нужное питание электрической энергией. Вы их часто видели на снимках и рисунках. Обычно это несколько панелей, на которых смонтированы полупроводниковые элементы. Солнечный свет, падая на эти элементы, превращается в них в электрический ток.

Космический опыт Жюля Верна

Герои известного романа Жюля Верна «Гектор Сервадак» попали на астероид. Они назвали его Галлией.

Астероид мчался в космическом пространстве, все дальше и дальше удаляясь от Земли. На нем находилось несколько человек.

Приведем один эпизод из жизни этих колонистов.

«Этот же день был примечателен переходом одной из стихий Галлии в новое физическое состояние; на сей раз способствовали этому сами колонисты.

После их окончательного переселения с острова Гурби на Теплую Землю им было необходимо ускорить замерзание Галлийского моря. Путь по льду облегчал сообщение с островом, выиграли бы от этого и охотники, получив более обширное поле деятельности.

Итак, в этот день капитан Сервадак, граф Тимашев и лейтенант Прокофьев собрали все население на высокой прибрежной скале, которою заканчивался мыс.

Вода в море не застывала, хотя была довольно низкая температура. Это объяснялось ее полной неподвижностью: морскую поверхность не волновало ни малейшее дуновение. Как известно, в этих условиях вода не превращается в лед даже при температуре на несколько градусов ниже нуля, но простого сотрясения достаточно для того, чтобы она мгновенно замерзла.

В назначенный час явилась также и маленькая Нина со своим юным другом Пабло.

— Поди сюда, моя голубка, — подозвал ее капитан Сервадак, — и скажи нам, сумеешь ли ты бросить в море кусок льда?

— Конечно, — ответила девочка, — но только мой друг Пабло бросил бы ледышку куда дальше!

— А ты все-таки попробуй!

И Гектор Сервадак вложил кусочек льда в детскую ручонку, сказав:

— Смотри во все глаза, Пабло! Увидишь, какая волшебница наша Нина!

Нина размахнулась, и льдинка полетела в водную гладь…

И тут же раздался оглушительный скрежет и треск, подхваченный где-то далеко, за пределами горизонта: вся вода на поверхности Галлийского моря мгновенно превратилась в лед!»

Здесь фантастичны только масштабы, но суть явления реальна, научно обоснована.

Кристаллические вещества плавятся и затвердевают при одной и той же температуре, постоянной для данного вещества (при условии постоянного давления).

Лед, например, тает при 0°.

Для того чтобы лед растаял, нужно, нагрев его до 0°, продолжать добавлять тепло. Это дополнительное тепло идет на разрывание связей между молекулами, образующими кристаллы льда. Но температура в процессе таяния будет сохраняться постоянная, равная 0°.

В лед вода превращается при той же температуре 0°, и эта температура не изменяется, пока данное количество воды не замерзнет.

Но вода, как и другие жидкости, принимающие при затвердевании кристаллическую структуру, обладает интересным свойством — ее можно переохлаждать, то есть доводить до температуры значительно ниже нуля. При этом вода не должна подвергаться сотрясениям.

Мы с вами проделаем опыт, описанный Жюлем Верном, но не с водой, а с более удобным для опыта веществом, да и масштабы будут скромнее. Мы поставим опыт с гипосульфитом — кристаллическим веществом, которое применяется в фотографии в качестве закрепителя. Когда будете покупать гипосульфит, обратите внимание, чтобы у него были крупные кристаллы и чтобы он был сухой.

Наполните стеклянный пузырек кристаллами гипосульфита. Затем поставьте его в кастрюлю с теплой водой и начните ее подогревать. Нужно добиться, чтобы весь гипосульфит расплавился, превратившись в прозрачную жидкость. Для этого наклоняйте пузырек из стороны в сторону, но так, чтобы вода не попала в него.

Сделайте из бумаги пробку и пропустите через нее стеклянную трубку от пипетки. Когда вы заткнете пузырек, узкий конец трубки должен входить в расплавленный гипосульфит. Наружный конец трубки заткните ваткой, чтобы в него ничего не попало. Пузырек поставьте в такое место, где он будет предохранен от сотрясений.

Через некоторое время, примерно через 2–3 часа, пузырек остынет до комнатной температуры.

Осторожно снимите ватку и бросьте в трубку кристаллик гипосульфита. Он должен быть такого размера, чтобы мог застрять в узком конце трубки.

На ваших глазах от конца трубки начнется стремительная кристаллизация всего содержимого пузырька. Гипосульфит мгновенно затвердеет — превратится в кристаллы.

Но самое любопытное, что пузырек, который несколько минут назад был холодным, теперь стал горячим. Вы знаете, что плавление и затвердевание кристаллических веществ всегда происходит при одинаковой температуре. Вот и теперь тепловая энергия выделилась в результате быстрой перестройки молекул гипосульфита, переходящего из жидкого состояния в твердое.

ОПЫТЫ С ЗАКОНАМИ ДВИЖЕНИЯ

Инерция вокруг нас

Часто мы слышим и употребляем слово инерция. Его произносят даже те, кто еще не знает или уже забыл первый закон движения Ньютона.

Слово «инерция» — латинское слово. Означает оно недеятельность, лень, косность. О ленивом, малоподвижном человеке говорят: «Он очень инертный». Это прямое значение слова «инерция».

В физике же оно применяется, когда хотят объяснить определенное свойство тела, когда хотят сказать, что тело, будь то брошенный камень или катящийся по рельсам вагон, движется само по себе, даже тогда, когда на него движущая сила уже перестала действовать.