Марк Волынский - Необыкновенная жизнь обыкновенной капли
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.
