Решили мы увлечься вопросами термоконвекции, плотности и поверхностного натяжения. С кем не бывает? Каким образом в домашних условиях можно понаблюдать взаимодействие этих свойств?
Простой ответ – купить лава-лампу. Такие есть в нашем новом магазине мерча! Но не будем торопиться и тратить шекели, разберемся, как она устроена.
Колба лава-лампы содержит две несмешивающиеся жидкости с разными плотностями и коэффициентами теплового расширения.
В базовой версии это воск (или смесь парафинов и масел), как более плотный компонент; наполнитель - просто вода. На дне стоит лампочка, которая освещает и нагревает колбу.
Но откуда сам лава эффект в этой незатейливой системе?
Воск получает от лампы, установленной снизу тепло, в результате этого нагревается и расширяется, становится менее плотным, чем вода.
Капли воска удерживаются силами поверхностного натяжения. Из-за разности плотностей капли воска поднимаются вверх, работает конвекция. Там воск охлаждается, плотность снова растёт, и он опускается вниз. И так по кругу.
Зрелище увлекательное, особенно если знать стоящие за ним механизмы, но не спешим бежать в магазин. У нас есть лава-лампа дома, как говорится.
Итак, нам понадобится: прозрачная бутылка, вода (одна четверть), растительное масло (три четверти), пищевой краситель (несколько капель тяги к прекрасному) и шипучая таблетка. Смешать все компоненты, но не взбалтывать. Таблетку пока не добавляем.
В нашей системе масло, как менее плотное, окажется толстым слоем на поверхности. Внизу, на дне будет цветная вода.
Теперь погружаем на дно таблетку, она реагирует с водой с выделением углекислого газа. Его пузырьки устремляются наверх к свободе, унося с собой и цветные капли воды сквозь масло. Когда вся таблетка прошипит, капли воды начнут тонуть и погружаться на дно.
Правда в данном случае мы наблюдаем не тепловую конвекцию, как в лава-лампе, а подъемную силу газа (флотирование пузырьков).
Тем не менее это простой способ понаблюдать процессы, внешне похожие на те, что происходят в лава-лампе, но без электричества и без риска ожога. Опыт можно проводить вместе с детьми.