Мы знаем, что чем теплее вещество, тем больше пространства ему требуется потому, что расстояния между частичками увеличивается. А если нас спросят, почему, когда в помещении жарко, становится душно, то мы теперь легко ответим: «Потому, что воздух нагрелся и ему потребовалось больше пространства и он расширился, а значит в помещении количество частичек, которыми мы дышим осталось меньше, вот и стало душно!» Ну а если нас спросят, почему, тёплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз, то мы улыбнёмся и ответим, что мы пока ещё об этом не думали…Так давайте, подумаем… Но, для начала, посмотрим воздействие частичек друг на друга…
Здравствуйте, Ребята!
Что вы обычно делаете, если видите, что чай в вашей чашке очень горячий? А что вы делаете, если желаете согреть озябшие руки?
Правильно! И в первом и во втором случае мы будем дуть! Правда в первом случае мы будем дуть с прикрытым ртом, а во втором с открытым. Но ведь воздух, который мы выдыхаем, согрет в нашей груди, и его теплота не должна меняться от того, что мы откроем рот или закроем…
Но почему же тогда струя воздуха из прикрытого рта действует охлаждающе, а струя воздуха из открытого рта действует согревающе?
Над поверхностью горячего чая поднимается прозрачный дымок. Это пар, который потом растворяется в воздухе. Если подержать сухую ложечку над чашкой с горячим чаем, на ложечке появятся капельки воды. Мы не опускали ложечку в чай, но откуда же на ложечке появилась вода?
Просто пар, который поднялся к ложечке, остыл и снова стал водой. Ведь пар ─ это такое воздушное состояние воды. В такое состояние вода превращается, когда её сильно нагревают.
Значит пар, над поверхностью чая ─ это самые разогретые частички воды. Когда мы дуем на чай, мы сдуваем этот пар и над поверхностью чая ненадолго зависает слой воздуха теплоты нашего дыхания и теплоты воздуха в комнате. Впрочем, вскоре, на поверхность чая снова вылетят самые разогретые частички воды. Но мы снова сдуем их. Итак, с каждым сдуванием, самых разогретых частиц воды, становится всё меньше и меньше, и чай остывает.
Если бы мы дули на чай с открытым ртом, то струя выдыхаемого воздуха была бы медленной и сдувание пара проходило бы гораздо дольше. Да и вообще, мы могли бы вовсе не дуть на чай, но в этом случае нам пришлось бы ждать остывания чая ещё дольше. Вот почему даже когда мы дуем, например, на руку с прикрытым ртом, мы быстро сдуваем слой тёплого воздуха со своей руки и ощущаем охлаждение кожи. А когда дуем с открытым ртом, мы покрываем кожу слоем тёплого воздуха, согретого в груди.
Вот так, прикрывая или открывая рот при выдыхании мы воздействуем на теплоту предметов.
А если опустить в горячий чай ложечку, которая лежала в ящике и была, вроде бы даже, прохладной? Конечно же, ложечка быстро нагреется и станет горячей. Но ведь и чай при этом станет менее горячим. И при этом никто не сдувал с поверхности чая самые разогретые частички воды. Почему же чай приостыл, а ложечка нагрелась? Ведь не могли же самые разогретые частички воды проникнуть в ложечку! Она ведь металлическая и не промокает! И почему нагревается даже верхняя часть ложечки, которая и не соприкасается с чаем?
Когда мы просто держали ложечку на паром, то пар, соприкасаясь с ложечкой, остывал, и снова принимал жидкое состояние. Но при этом ведь и ложечка нагревалась. Конечно же не так быстро и так сильно, как в случае погружения ложечки в горячий чай, но всё же нагревалась!
Значит и в том, и в другом случае происходил обмен теплотой. Только в случае погружения ложечки этот обмен происходил быстрее. И это не случайно! Ведь в жидком состоянии мельчайшие частички воды находятся намного ближе друг к другу, чем в воздушном состоянии. Поэтому с ложечкой, погружённой в горячий чай, соприкасаются намного больше частичек воды, чем с ложечкой, которую мы держим над паром.
Мельчайшая частичка воды имеет форму такого красивого восьмигранника.
Воду мы обычно представляем в жидком состоянии. Также мы видим в небе облака. Облака ─ это скопление пара, того самого, который улетает из горячего чая. В воздушном состоянии водяные частички очень упругие потому, что грани-лепесточки их внешней оболочки натянуты как батуты и при столкновении отскакивают друг от друга. Поэтому в воздушном состоянии частички находятся друг от друга на большом расстоянии.
В жидком же состоянии частички воды уже менее упругие и не отталкиваются друг от друга с силой, хотя тоже находятся в постоянном движении.
А вот зимой мы часто видим снег и даже лёд. Это тоже вода, только уже в твёрдом или, можно сказать, в кристаллическом состоянии. Оболочки частичек воды становятся совсем уж не упругими и им приходится выстраиваться в кристаллики, чтобы продержаться в устойчивом состоянии.
Следующие кристаллики выстраиваются уже на этой шестилучевой основе. Причём, всякий раз по-новому! И несмотря на то, что все снежинки, вроде бы, очень похожи друг на друга, вряд ли возможно отыскать хотя бы две совершенно одинаковые снежинки!
Такое построение кристалликов требует большего пространства для одного и того же количества частичек, чем в жидком состоянии. Поэтому, замерзая вода приобретает больший объём! Вы, наверное, слышали о плавающих ледяных глыбах, которые называются айсберги (ледяные горы). При этом, над водой видна только малая часть этой глыбы.
Если бы глыба была тяжелее воды, то сразу же потонула бы. Если бы глыба была намного легче воды, то вода вытолкнула бы её на самую поверхность. Но воде удалось вытолкнуть глыбу лишь частично, ненамного. Насколько? Ровно на столько, на сколько замёрзшая вода увеличилась в размерах по сравнению с тем, когда она была в жидком состоянии.
