Постепенное сдувание надутого шарика вызвано процессом газовой диффузии сквозь микропоры материала. Латекс, из которого сделан шарик, имеет пористую структуру на молекулярном уровне. Поскольку давление газа внутри шарика выше атмосферного, молекулы (особенно мелкие молекулы гелия) буквально «просачиваются» сквозь стенки. Скорость сдувания зависит от типа газа: тяжелый воздух держится неделями, тогда как легкий гелий покидает шар за считанные дни.
Взгляните сейчас на праздничный воздушный шарик, который одиноко висит в углу Вашей комнаты. Еще вчера он бодро рвался к потолку, а сегодня - стал дряблым, морщинистым и печально опустился на пол. Вы точно знаете, что узел завязан крепко, намертво. Вы даже проверили его в тазу с водой - пузырьков нет. Так куда же делся воздух? Неужели он просто растворился в пространстве?
Многие полагают, что дело в «плохой резине». Яков Перельман, впрочем, называл это «великой проницаемостью материи». Перед нами - наглядная битва молекул за свободу. То, что кажется нам сплошной и плотной стенкой, для крошечной частицы газа - это дырявое сито с огромными просветами. Степенно. Торжественно. Неотвратимо.
Остановитесь на полминуты. Не листайте. Знаете ли Вы, что шарик с гелием сдувается в несколько раз быстрее, чем шарик, надутый Вашими собственными легкими? Что знает химия, чего не видит глаз?
Кто открыл невидимые двери?
Представьте себе забор из штакетника. Для кошки это непреодолимая преграда, а для муравья - свободный путь. Стенка шарика - это такой же штакетник. Она состоит из длинных цепочек полимеров латекса. Между этими цепочками есть «окна».
Давление внутри шарика выше, чем снаружи - Вы сами его туда загнали, надувая сферу. Молекулы газа мечутся, ударяются о стенки и рано или поздно находят заветную щель. Одна за другой, миллионы и миллиарды частиц покидают свою темницу. Яков Перельман в своё время писал, что материя - это не монолит, а пустота, слегка разбавленная веществом. Диффузия - это просто стремление системы к справедливости и равенству давлений.
Почему гелий - предатель?
Гелий - второй по легкости элемент во Вселенной. Его молекула (точнее, атом) настолько мала, что она пролетает сквозь поры латекса как пуля сквозь листву. Обычный воздух состоит из азота и кислорода - их молекулы в десятки раз больше и тяжелее. Они застревают в порах, мешкают, ищут выход дольше.
Именно поэтому гелиевый шарик живет всего сутки, а обычный может радовать Вас неделями. В наше время шарики изнутри покрывают специальным составом - хай-флоатом, который «заклеивает» молекулярные щели. Аристократы науки прошлого о таком могли только мечтать. Степенно. Торжественно. Прогрессивно.
«А вы знали?»: Почему шарик лопается от холода (или нет?)
Если вынести надутый шарик на мороз, он мгновенно «сдуется» и сморщится. Но не потому, что воздух вышел! Просто газ при охлаждении сжимается (закон Шарля). Стоит занести его обратно в тепло - и он снова станет упругим. Перельман любил показывать этот фокус, доказывая, что объем - штука непостоянная и зависит от ритма тепла.
Что далее
Мы вернёмся к силовым упражнениям. «Фокус: раздави банку одним движением». Я научу Вас использовать мощь атмосферы, чтобы превратить крепкую жестяную банку в комок металла за долю секунды.
Читайте также:
Подпишись на канал Перельман «А вы знали?», чтобы понимать, как устроен этот хрупкий мир. А у Вас какой рекорд жизни шарика в квартире? Пишите в комментариях, обсудим качество латекса!
Канал «А вы знали?» - задачи, фокусы и наука. Каждый день - повод удивиться.