Необыкновенная жизнь обыкновенной капли - Марк Волынский

Быстрая элементарная частица, запущенная в каме­ру, имеет шансы столкнуться с окружающими атома­ми — жидкость плотнее газа в сотни раз. Столкновения создают местные центры зарождения пузырьков пара, вереница которых и отмечает траекторию полета частицы — мы снова видим невидимое. Траектория просту­пает мгновенно, диффузия и конвекция не успевают раз­мыть ее. Например, гигантская пузырьковая камера на жидком водороде «Мирабель» имеет объем 10 м3 и об­служивает ускоритель АН СССР в Серпухове. Сущест­вуют и более крупные камеры.

Радуга — явление разложения «белого» света на его «цветные» составляющие в капельках воды, содержа­щихся в атмосфере, при освещении завесы дождя сол­нечными лучами.

Распыливания спектр — непрерывное распределение капель, дробящихся в потоке жидкой струи, по различ­ным диаметрам.

Струйная печать — новый метод типографской техни­ки: букву не печатают, а молниеносно рисуют с по­мощью капель тончайшей струи краски из распылителя, управляемого электроникой. Так можно в секунду «на­рисовать» 20 адресов подписчиков прямо на газетах.

Сфероидальное состояние капли — типичное состоя­ние капли, уравновешенной силами тяжести и поверх­ностного натяжения (при отсутствии аэродинамических сил).

Точка росы — температура пара, насыщенного воз­духа, когда он только начинает выделяться капельками росы или тумана. Весовое содержание пара в воздухе оценивается относительной влажностью — процентом пара (привычная цифра в метеосводках) от максималь­но возможного в 1 м3 при данной температуре. Напри­мер, относительная влажность при температуре 25° С равна 70 процентам, и воздух будет содержать около 16 граммов влаги — предельная влажность при этой температуре составит 22,8 грамма в 1 м3.

Туманы — см. Вильсона камера.

Увлажнение воздуха — распыливание воды, приме­няемое в ряде производств. Например, в угольных шах­тах это необходимо для снижения концентрации уголь­ной пыли, что обеспечивает взрывобезопасность и сани­тарные нормы условий работ.

Удобрений гранулирование. Способ производства искусственных удобрений, где расплавленное исходное вещество (например, различные соли) распыливается внутри специальной башни высотой с пятиэтажный дом. Высота и время падения капель рассчитываются так, чтобы застывшие гранулы имели нужный размер, опти­мальный для усвоения корнями растений.

Уровень пузырьковый — простейшее устройство для контроля степени горизонтальности плоской поверхности (например, в строительном деле) по движению чувстви­тельного пузырька воздуха в жидкости.

Факел распыливания — капельно-воздушная струя, образующаяся при встрече жидкой струи с воздушным (газовым) потоком.

Флотация — метод обогащения полезных ископае­мых, основанный на разнице в смачиваемости. В вод­ную суспензию (смесь твердых частиц с жидкостью), где, например, частицы полезных минералов гидрофобны, то есть плохо смачиваются и непрочно связаны с водой (у веществ свои симпатии и антипатии связей), вводят пузырьки газа, с которыми частицы «охотней» соединяются. Множество мелких пузырьков — «мини­лифтов», нагруженных частицами, быстро всплывают на поверхность получившейся флотационной пульпы, где создается концентрат частиц. Он самотеком или прину­дительно удаляется с поверхности, давая обогащенный продукт. Возможен вариант, когда на пузырьках всплывает ненужная пустая порода, оставляя, концентрат на дне.

Хинолиновой пленки распад — редкое и странное яв­ление в мире капель, достаточно богатом «чудесами». В большинстве случаев масляные пленки долго сохра­няются на поверхности воды (испаряемость масла ничтожна). Однако есть пленки жидкостей, которые через некоторое время начинают самопроизвольно рас­падаться. В хинолиновой пленке это явление протекает медленно, в уникально причудливых формах, и его мож­но видеть на опыте. На краях возникают зазубрины, ветвящиеся внутри пленки, вскоре запутанный, прихот­ливый узор делает ее похожей на ветвь коралла. Затем внутри пленки появляются отверстия с отходящими лу­чами отростков. Они развиваются, все нарастая, как цепной процесс, пока не превратят пленку в отдельные капли на поверхности воды. Но это еще не все. Пример­но через полчаса в центре каждой капельки возникает отверстие, делающее из нее кольцо; самые крупные имеют несколько отверстий, напоминая пластинки пчели­ных сот. Теперь все замирает, наверное, получены фор­мы, сохраняющие равновесие под действием всех сил. 

Явление это по сие время, по-видимому, не нашло объяснения. Хинолин как будто единственная жидкость о таким необычайным циклом распада до устойчивых колец.

Хлороформа комбинированные капли. Еще одним «фокусником» (но не столь таинственным, как хинолин) может выступить хлороформ. Опыт с ним необычайно интересен: на дно стакана наливается немного хлоро­форма, а на него — более легкая вода. Снизу стакан нагревают. На дне начинается кипение. Пузырек под­нимается через воду, образуя комбинацию «двойное яичко» — сверху пузырек пара хлороформа, снизу в виде подвески частица его жидкости, захваченная пузырьком. Получается шар с балластом — каждый из них ведет себя по-своему. Некоторые, имея плотность, равную плотности среды, стоят неподвижно во взвешенном со­стоянии. Другие, поднявшись в верхние холодные слои воды, конденсируют часть своего пара в жидкость, теря­ют в подъемной силе и опускаются вниз. Там снова на­грев, испарение хлороформа внутри «яичка» — и опять подъем: так сложные капли прилежно снуют взад и вперед — забавно и весело смотреть. Наконец, некото­рые вырываются из воды на поверхность, вынося ка­пельку хлороформа в воздух. При обычном вскипании воды с паром всегда выносится часть жидкости над кипящей поверхностью. Поэтому пар над кипящей во­дой всегда влажный.

Центробежная форсунка — устройство, обеспечивающее выход жидкой струи попутного потока не только с осевой составляющей скорости, но и с радиальной.

Челнок-капля — изобретение чешского инженера, заменившего челнок в ткацком станке каплей; выстрели­ваемая частица жидкости надежно тянет нить, уменьшая шум работающего станка.

Чернощейной кобры капля яда, которой она точно стреляет в глаз животного при охоте; кобра обитает в Эфиопии.

Число Вебера — отношение силы полного давления потока на каплю к силе ее поверхностного натяжения.

Шарик Ж. Плато — шарик-«спутник», образующийся вместе с основной каплей, при вытекании жидкости из капилляра.

Щетки струйные — деталь очистителя с разбрызги­вателем капель на стеклах автомобиля. 

Эмульсия озвученная — раствор мелких частиц ле­карственных препаратов в жидкости, подвергнут дей­ствию ультразвуковых волн в целях повышения мелко- дисперсности до микронных размеров (мелкие капельки вещества легче усваиваются организмом).

Ядерная метеорология — новое направление в физи­ке атмосферы. Недавние исследования обнаружили, что капли дождя при падении забирают из атмосферы ра­диоактивные частицы. Измерения с самолетов показали: облако — огромная губка, поглощающая пар, пыль, все­возможные твердые частицы, оно же и мембрана, чув­ствительная к смерчу в пустыне или сильному взрыву. Инертный газ фреон, мирно работающий в наших хо­лодильниках, на высоте портит свой характер под дей­ствием ультрафиолетовых излучений; он выделяет хлор, разрушая озоновый щит, спасающий нас от губительно­го действия прямого ультрафиолета.

ЛИТЕРАТУРА

Абрамович Г, Н. Прикладная газовая динамика. М., На­ука, 1969.

Абрамович Г. Н. Теория турбулентных струй. М., Физмат- гиз, 1985.

Алемасов В. Е., Дрегалин А. Ф., Тишин А. П. Тео­рия ракетных двигателей. М., Машиностроение, 1969.

Бондарюк М. М., И л ь я ш е н к о С. М., Прямоточно­реактивные двигатели. М., Оборонгиз, 1958.

Волынский М. С. О форме струи жидкости в газовом по­токе. М., Оборонгиз, 1958.

Волынский М. С. Распыливание жидкости в сверхзвуковом потоке.—Известия АН СССР (Механика и машиностроение), 1963, № 2.

Зуев В. С., Макарон В. С. Теория прямоточных и ракет­но-прямоточных двигателей. М., Машиностроение, 1971.

Прудников А. Г., Волынский М. С„ С а г а л о - Э и ч В. Н. Процессы смесеобразования и горения в воздушно-реак­тивных двигателях. М., Машиностроение, 1971.