Чтение онлайн

Затем будем осторожно, по стенкам, приливать к нему воду, чтобы она образовала слой поверх соляного раствора, затем, укрепив воронку с краном так, чтобы конец ее приходился несколько выше соляного раствора, станем медленно приливать через воронку жидкость, называемую ортотолуидином. Это жидкость красивого красного цвета, при температуре около 21° Цельсия она обладает плотностью, промежуточной между плотностью соляного раствора и воды. В результате может образоваться большая капля в пять или семь сантиметров в диаметре, и после удаления воронки она останется в покое в сосуде. При повышении температуры она немного поднимается, при понижении опускается.

Есть еще один подобный опыт. Берется сосуд с горячей водой при температуре между 77° и 82° Цельсия. В сосуд с водой подливают анилин. При температуре немного выше 63° Цельсия анилин обладает такой же плотностью, как и вода, но по мере повышения температуры он, расширяясь сильнее воды, становится легче ее, а при понижении температуры тяжелее ее. Анилин на поверхности воды охлаждается и сейчас же собирается в висячую каплю, которая отрывается от поверхности и падает на дно. Здесь анилин согревается, и вскоре вновь образуется большая капля, которая внезапно отрывается от дна и поднимается на поверхность [5] . Можно проследить медленное отрывание капель и образование маленьких промежуточных капелек, о которых мы поговорим отдельно.

Интересно также наблюдать движение маленьких круглых «глазков» тех жидкостей, которые плавают на поверхности чистой воды; это движение становится более заметным, когда жидкости не вполне чисты. Некоторое время такой «глазок» имеет круглую форму и остается в покое, но потом он вдруг начинает как-то конвульсивно двигаться, принимает форму почки или разрывается на два или больше пятнышек.

Когда на поверхности воды много таких «глазков», спокойное движение их становится непрерывным.

Подобно кусочкам камфары, «глазок» немедленно прекращает двигаться, если только коснуться поверхности воды жирным предметом или кусочком мыла. Диски «глазков» тогда внезапно утолщаются в маленькие чечевицеобразные кружки и остаются в покое.

Нефть, как известно, не смешивается с водой, но отделяется от нее и плавает на поверхности. Если же в воде растворить Некоторое количество мыла, тогда поверхностное натяжение раствора настолько ослабевает, что нефть отделяется от воды гораздо медленнее, если только она выделяется вообще. Травяные тли и. другие вредные насекомые не любят жидкого мыла с керосином, а потому эта смесь с пользой применяется для защитного обрызгивания деревьев. Когда керосин легко выделяется из жидкостей, дерево, обрызганное им, само будет страдать не меньше, чем насекомые, но, если он останется в виде эмульсии в жидкости, дереву не причиняется вреда.

Главный результат, полученный нами из всех описанных наблюдений, следующий. Наружная поверхность жидкости обнаруживает такие свойства, как будто она выделяет из себя упругую оболочку; эта последняя, сокращаясь, стремится придать жидкости такую форму, чтобы поверхность ее стала наивозможно меньшей. Обычно вес жидкости, особенно если мы имеем дело с большим количеством ее, слишком велик по сравнению с небольшой силой упругой оболочки, и действие этой силы может остаться незамеченным. Действие тяжести может быть устранено погружением одной жидкости в другую, равной с ней плотности, и притом такую, которая не смешивается с первой. Влияние силы тяжести почти незаметно, если мы станем рассматривать очень маленькие капельки или пузырьки, потому что в этом случае вес тела ничтожно мал, тогда как упругая сила оболочки остается неизменной. Различные жидкости обладают перепонками с различной силой поверхностного, натяжения. Когда две несмешивающиеся жидкости приводятся в соприкосновение одна с другой, иногда наблюдаются интересные явления.

До сих пор я еще не показал на опыте, что мыльная пленка или пузырь в самом деле упруги, подобно куску растянутой резиновой перепонки.

Однако, прежде чем приступить к опытам, посмотрим сначала, с какого рода силами мы будем иметь дело. Если мы имеем чистую воду, то силы, действующие в противоположных направлениях на протяжении линии в один миллиметр, соответствуют весу в 7,7 миллиграмма. Величину эту очень легко определить измеряя высоту, на какую поднимается чистая вода в тонкой стеклянной трубочке.

Известно, что пузыри выдуваются из мыльного раствора, но не из чистой воды. Очень часто поэтому думают, что упругость и сила натяжения поверхностной пленки у мыльной воды должны быть больше чем у чистой. Однако, в действительности дело обстоит как раз наоборот, и в этом можно сразу убедиться, посмотрев, на какую высоту поднимается мыльный раствор в той же тонкой трубочке, в которой раньше поднималась вода. Оказывается, что мыльный раствор поднимается лишь на одну треть прежней высоты. Сила поверхностного натяжения у мыльного раствора немногим превосходит величину в 24 миллиграмма на один сантиметр, тогда как у воды она достигает вес личины в 7,7 миллиграмма на один миллиметр.

Мыльный пузырь образуется тонким слоем жидкости с двумя поверхностями, и каждая из них стремится сократиться с силой приблизительно в 24 миллиграмма на один сантиметр; поэтому мыльный пузырь стремится к сжатию с силой, несколько большей 48 миллиграммов на один сантиметр. Именно такова сила воздействия мыльной перепонки на предмет, к которому она прикреплена, что нетрудно показать различными способами. Самый простой, пожалуй, путь состоит в следующем. Привяжем совершенно свободно нитку поперек кольца и опустим кольцо в мыльную воду. Когда мы вынем кольцо из жидкости, окажется, что оно затянулось перепонкой, в которой наша нитка может двигаться совершенно свободно, как вы можете видеть на экране. Но стоит прорвать перепонку с одной стороны, как нить с другой стороны натянется перепонкой насколько возможно сильно и не будет висеть свободно, как прежде (рис. 18).

Рис. 18.

Вы замечаете также, что нить образует часть правильного круга, потому что именно благодаря такой форме линии на одной стороне площадь оказывается возможно большей, тогда как На другой стороне, где находится перепонка, возможно меньшей. А вот другой опыт. К другому кольцу привязывается нить, раздвоенная на небольшом протяжении посредине. Если прорвать пленку между нитями, они сразу растягиваются в стороны и образуют правильный круг (рис. 19), потому что это и есть форма, делающая площадь внутри наивозможно большей, площадь же вне его оказывается наивозможно меньшей.

Рис. 19.

Вы можете также и тут подметить, что хотя нельзя изменить форму крута, зато он может совершенно свободно двигаться внутри кольца, потому что при этом движении не создается никаких изменений в величине площади вне круга.

Теперь я произведу такой опыт. Я выдуваю пузырь и помещаю его на проволочном кольце. Затем я привешиваю к нему снизу маленькое кольцо и, чтобы лучше видеть, что случится, впускаю внутрь пузыря немного дыма. Я разрываю пленку внутри нижнего кольца, и вы видите, что дым выгоняется наружу, а подвешенное кольцо поднимается. И то и другое указывает на упругие свойства пленки. А вот еще один опыт. Я выдул пузырь на конце широкой трубки; если поднести открытий конец трубки к пламени свечи, то выходящий воздух сразу потушит пламя, что указывает на сходство мыльного пузыря с упругим растянутым мешком (рис 20).

Рис. 20.

В действительности при этом опыте тушению свечи в значительной мере способствует углекислый газ из наших легких. Но можно достичь того же результата при помощи чистого воздуха. Вы видите теперь, что вследствие упругости оболочки мыльного пузыря воздух или другой газ внутри него находится под давлением и при первой возможности стремится выйти наружу.

Поставим теперь вопрос: внутри какого пузыря воздух сдавливается сильнее — внутри большого или маленького? Попробуем решить этот вопрос путем опыта и попытаемся объяснить результат. Вот две трубки, каждая с краном. Они соединены между собою третьей трубкой, посреди которой тоже имеется кран. Сначала я выдуваю один пузырь и запираю его при помощи крана (рис. 21), а затем другой, который, в свою очередь, запирается краном.