137. Винкель изобретает
Сначала вспомним, почему столбик ртути в термометре поднимается при нагреве: это происходит из-за теплового расширения. Ртуть, находящаяся в нижней части термометра, увеличивается в объеме, и ее избыток вытесняется в стеклянную трубочку. (Стекло, из которого сделан термометр, тоже расширяется, но его расширение в десятки или даже сотни раз слабее, так что это можно не учитывать.)
Тепловое расширение относительно: если, скажем, 10-сантиметровый отрезок рельса удлинился при нагреве на 1 миллиметр, то 30-метровый отрезок при нагреве на столько же градусов станет длиннее на 30 сантиметров! В обоих случаях произошло удлинение на 1 %.
Если убрать нижнюю емкость, удлинение столбика ртути будет происходить только за счет его прироста в объеме, а этот прирост небольшой, потому что небольшой объем у самого столбика. Но нижняя емкость обладает гораздо большим объемом, соответственно, и прирост объема при нагреве гораздо больше – но весь этот прирост отражается на столбике ртути, поэтому граница столбика смещается гораздо сильнее. Другими словами, убрав нижнее утолщение трубочки, Винкель сделает термометр настолько нечувствительным, что им невозможно будет пользоваться.
138. Шумная крыша
Как правило, листы кровли крепятся к деревянным балкам (стропилам). (Говоря более точно, между стропилами и листами кровли находится так называемая обрешетка – деревянный же настил, который укладывают поперек стропил. Однако на наши рассуждения эти детали не повлияют.) Дерево и металл в разной степени расширяются под действием тепла: у металла коэффициент теплового расширения больше, так что листы кровли охотнее увеличиваются в размерах при нагреве. К тому же кровля находится непосредственно под жаркими солнечными лучами и нагревается сильнее, чем стропила. В итоге в жаркую солнечную погоду листы кровли немного смещаются относительно стропил и друг друга. Когда жара спадает, листы остывают – и начинается обратное смещение, которое происходит маленькими рывками-«проскальзываниями». Именно эти рывки и порождают потрескивание.
Похожий звук можно услышать, когда остывает выключенный автомобильный двигатель: в нем тоже есть плотно скрепленные друг с другом детали с разными коэффициентами теплового расширения. Их поверхности рывками проскальзывают друг по другу по мере остывания.
139. Под стук колес
Первая идея, которая приходит в голову, – чтобы уложить железнодорожный путь, рельсы необходимо доставить на место, а это можно сделать только частями. Но ведь ничто не мешает уже на месте сварить их в один длинный сплошной рельс, подобно тому, как сваривают участки трубы в трубопроводе. Зачем же оставляют стыки?