153. Душно – это к грозе!
В задаче 151 мы уже говорили, что количество водяных паров, содержащихся в воздухе, имеет верхний предел. Перед грозой влажность воздуха достигает этого предела, поэтому испарение воды почти прекращается. А именно процесс испарения воды помогает нам поддерживать температуру своего тела в комфортных пределах в жаркую погоду: мы потеем, пот испаряется с поверхности кожи и охлаждает ее. Выходит, что перед грозой наша «система охлаждения» работает плохо из-за высокой влажности, а при этом температура окружающего воздуха высокая. Это и создает ощущение «духоты и маеты».
Любопытно, что мы интуитивно меняем местами причину и следствие: нам кажется, что душно из-за грозы, но в действительности это, скорее, гроза происходит из-за того, что душно. Теплая и влажная масса воздуха – одно из важных условий для образования грозовых облаков.
154. И снова о прачечных тонкостях
Мы интуитивно считаем, что белье лучше всего сохнет в жаркую погоду («чем ближе к температуре кипения, тем лучше испаряется вода»), однако это очень сильное упрощение. Испарение и конденсация происходят всегда: быстрые молекулы покидают поверхность воды и уносятся в толщу воздуха, но другие молекулы воды из воздуха «совершают посадку». Интенсивность испарения зависит от того, сколько паров воды может «поместиться» в воздухе. Когда воздух насыщен парами воды, конденсируется столько же, сколько испаряется, и белье сохнет плохо. Такое может случиться и в жаркий день – например, в предгрозовую погоду, когда воздух очень влажный.
Однако в задаче речь идет не о воде. Испаряется ли лед? Да, испаряется: помимо часто встречающихся нам фазовых переходов «испарение – конденсация» (переход между жидким и газообразным агрегатными состояниями) и «плавление – затвердевание (кристаллизация)» (переход между твердым и жидким состояниями) есть третья пара – «возгонка (сублимация) – осаждение (десублимация)», представляющие собой непосредственный переход между твердым и газообразным состояниями. Вы можете обратить внимание, что количество выпавшего снега становится меньше, даже если держится морозная погода, но долго нет снегопадов – это сублимация, или испарение льда. Примером десублимации может служить выпадение инея.
Влажность воздуха в зимнее время обычно очень низкая, так что мокрое белье, конечно, на морозе быстро заледенеет, но лед будет хорошо испаряться – белье высохнет!
155. Бутылка на морозе
Вода с падением температуры ниже нуля замерзает – переходит в твердое агрегатное состояние, то есть становится льдом. Почти все вещества уменьшаются в объеме и при охлаждении, и при переходе из жидкого состояния в твердое. Вода – удивительное исключение: примерно до +4 °C при нормальном давлении она следует общему правилу, но ниже этой температуры меняет свое поведение на противоположное – начинает увеличиваться в объеме, а при замерзании резко прирастает в объеме примерно на 1/10. Это объясняет, почему айсберги плавают, а не тонут. Благодаря этому свойству достаточно глубокие водоемы не промерзают насквозь, сверху донизу, а покрываются ледяной коркой, под которой продолжается жизнь в воде. Именно этот прирост объема на 10 % разрывает стеклянную посуду с замерзшей в ней водой.