И вновь я позволю себе коснуться старых книжек, на этот раз двухтомника «Занимательная физика». Автор этой замечательной во всех отношениях книги Яков Исидорович Перельман, который был самым крупным и известным популяризатором науки в СССР.

Его перу принадлежит целая плеяда научно-популярных книг, среди которых «Занимательная физика» является всего лишь самой известной. Она выдержала более 20 переизданий (я точно не могу сказать, но если в последнее время ее вновь переиздавали, то это уже будет около 30 переизданий). Этот двухтомник в тогдашнем Союзе пользовался бешенной популярностью и теперь его назвали бы бестселлером.

Я долгое время хотел его себе приобрести и он таки был приобретен (это было несколько лет назад, и искал я этот двухтомник годами). Написан он очень простым и понятным языком, и для того, чтобы понять эту книгу знаний школьного курса физики за 7-9 класс хватает за глаза. Даже более того, при помощи этой книги можно в домашних условиях поставить ряд очень поучительных и серьезных опытов.

Плюс ко всему прочему в ней же подробно рассмотрены самые типичные ошибки писателей-фантастов, специализирующихся на научной фантастике (особо любимы автором Герберт Уэллс и Жюль Верн), впрочем и других авторов и другие же произведения Яков Исидорович не обходит стороной. К примеру взять того же Марка Твена, который подарил миру уйму сатирических произведений.

Давайте я попросту приведу один из параграфов этого замечательного двухтомника?

«Суп из барометра»

В книге «Странствия за границей» американский юморист Марк Твен рассказывает об одном случае своего альпийского путешествия – случае, разумеется, вымышленном:

Неприятности наши кончились; поэтому люди могли отдохнуть, а у меня, наконец, явилась возможность обратить внимание на научную сторону экспедиции. Прежде всего я хотел определить посредством барометра высоту места, где мы находились, но, к сожалению, не получил никаких результатов. Из моих научных чтений я знал, что не то термометр, не то барометр следует кипятить для получения показаний. Который именно из двух, – я не знал наверное и потому решил прокипятить оба.

И все-таки не получил никаких результатов. Осмотрев оба инструмента, я увидел, что они вконец испорчены: у барометра была только одна медная стрелка, а в шарике термометра болтался комок ртути...

Я отыскал другой барометр; он был совершенно новый и очень хороший. Полчаса кипятил я его в горшке с бобовой похлебкой, которую варил повар. Результат получился неожиданный: инструмент перестал действовать, но суп приобрел такой сильный привкус барометра, что главный повар – человек очень умный – изменил его название в списке кушаний. Новое блюдо заслужило всеобщее одобрение, так что я приказал готовить каждый день суп из барометра. Конечно, барометр был совершенно испорчен, но я не особенно жалел о нем. Раз он не помог мне определить высоту местности, значит, он больше мне не нужен.

Отбросив шутки, постараемся ответить на вопрос: что же в самом деле следовало «кипятить», термометр или барометр?

Термометр, и вот почему.

Из предыдущего опыта (этот фрагмент был изъят из основного контекста, о чем я оговаривался в самом начале. — прим. мое) мы видели, что чем меньше давление на воду, тем ниже температура ее кипения. Так как с поднятием в горы атмосферное давление уменьшается, то должна вместе с тем понижаться и температура кипения воды. И действительно, наблюдаются следующие температуры кипения чистой воды при различных давлениях атмосферы:

В Берне (Швейцария), где среднее давление атмосферы 713 мм рт. ст., вода в открытых сосудах кипит уже при 97,5 °С, а на вершине Монблана, где барометр показывает 424 мм рт. ст., кипяток имеет температуру всего 84,5 °С. С поднятием на каждый километр температура кипения воды падает на 3 °C. Значит, если мы измерим температуру, при которой кипит вода (по выражению Твена, если «будем кипятить термометр»), то, справившись в соответствующей таблице, сможем узнать высоту места. Для этого необходимо, конечно, иметь в распоряжении заранее составленные таблицы, о чем Марк Твен «просто» забыл.

Употребляемые для этой цели приборы – гипсотермометры – не менее удобны для переноски, чем металлические барометры, и дают гораздо более точные показания.

Разумеется, и барометр может служить для определения высоты места, так как он прямо, без всякого «кипячения» показывает давление атмосферы: чем выше мы поднимаемся, тем давление меньше. Но и тут необходимы либо таблицы, показывающие, как уменьшается давление воздуха по мере поднятия над уровнем моря, либо знание соответствующей формулы. Все это будто бы смешалось в голове юмориста и побудило его «варить суп из барометра».

Интересно, многим ли читателям моего блога ответ был известен до окончания отрывка? И кто из них помнит (знает) эту загадочную формулу, упоминаемую в отрывке из книги?

Да, кстати говоря, благодаря атмосферному давлению можно показывать очень интересные физические фокусы. В свою бытность учителем физики в школе я показывал школьникам во время изучения темы «атмосферное давление» простой фокус. Брал стеклянную трубку с двумя открытыми концами длинной примерно 50 см. Сплюснутым (более узким) концом помещал трубку в сосуд с водой и ждал, когда в трубку наберется вода. Потом затыкал более широкий край трубки большим пальцем, извлекал трубку из сосуда и переворачивал. Из узкого края трубки вода фонтанировала на довольно приличную высоту. Потом, незаметно подменив сосуд с водой я давал возможность повторить фокус школьникам и у них ничего не получалось. Начинался неизбежный «разбор полетов» на котором и вскрывалась сущность этого фокуса.

Кто-то из вас уже догадался в чем был подвох?

P.S. Гипсотермометр также известен под именем термобарометр. Отметим, что при давлении вблизи атмосферного изменение температуры кипения чистой воды на 0,1 °C соответствует изменению атмосферного давления на 2,5-3 мм рт. ст. (или эквивалентному изменению высоты местности примерно на 30 м). Шкала современного термобарометра разделена на сотые доли градуса или соответствующие единицы давления в мм рт. ст. В состав прибора, кроме термометра со шкалой, входит кипятильник – металлический сосуд с чистой водой и нагреватель. Несмотря на свою простоту, термобарометр является удобным и точным прибором, годным для использования в экспедиционных условиях.

Взять PDF-версию этой статьи