Как повесить картину?
Ты, верно, читал веселую книжку английского писателя Джером К. Джерома «Трое в одной лодке, не считая собаки». Там автор, между прочим, рассказывает, как его дядя, Поджер, собрался повесить на стену картину.
Дядя Поджер торжественно заявил, что все сделает сам. Он снял пиджак и послал горничную купить гвозди, а вдогонку ей — сына с указанием, какого они должны быть размера. Другому сыну он велел принести молоток, третьему — линейку. Дядя потребовал также, чтобы ему подали стремянку и табуретку. Потом он крикнул: «Джим, сбегай-ка к мистеру Гоггльсу и скажи ему: „Папа вам кланяется и надеется, что вашей ноге лучше, и просит вас одолжить ваш ватерпас!“» Жене он велел держать свечку, вернувшуюся горничную послал за бечевкой. Один из сыновей подал дяде Поджеру картину.
Дальше с дядей Поджером случается много неприятностей. Он роняет картину, разбивает стекло, режет себе руки. Потом он роняет гвозди, теряет молоток, теряет заметку, сделанную на стене и падает вниз головой прямо на рояль.
И только поздно ночью, измучив всю семью, исковыряв стену и отбив себе пальцы молотком, дядя Поджер заканчивает свой титанический труд. Картина, наконец, висит, хотя и весьма криво и ненадежно.
Я уверен, что, если тебе придется вешать картину, ты сделаешь это удачнее и самостоятельнее, чем дядя Поджер. Но, конечно же, и тебе понадобятся для этой работы и гвозди, и молоток, и стремянка. Понадобится и ватерпас, тот самый прибор для проверки горизонтальности, за которым посылали к мистеру Гоггльсу.
А если ватерпаса у тебя нет и взять его негде, ты можешь сам сделать очень простое приспособление. Возьми две стеклянные трубочки, соедини их резиновой трубкой и заполни все это водой почти доверху. Теперь ты можешь разносить стеклянные трубочки пошире или сводить их поближе, можешь резиновую трубку оставлять свободно висеть или класть на что-нибудь, — все равно поверхность воды в обеих стеклянных трубочках всегда окажется на одинаковом уровне. И ты, приложив эти трубочки к раме картины, всегда сможешь проверить, горизонтально ли она висит.
Приспособление, очень похожее на наш приборчик для проверки горизонтальности, применяется в паровых котлах. Оно называется водомерным стеклом. В котле всегда должно быть достаточно воды, иначе он может взорваться. Но как это проверить? Ведь котел непрозрачен.
Тут и приходит на помощь водомерное стекло. Это стеклянная трубка, соединенная с котлом и сверху и снизу. Вода в трубке всегда устанавливается на таком же уровне, что и в котле.
Трубку и котел называют сообщающимися сосудами. Они и в самом деле сообщаются, то есть соединены так, что жидкость может свободно перетекать из котла в трубку и обратно. Две трубочки в нашем приборе для проверки горизонтальности — это тоже сообщающиеся сосуды.
Сообщающихся сосудов может быть не два, а десять, сто, тысяча. Они могут иметь разную величину, разную форму, разный наклон. Все равно жидкость всегда устанавливается в них на одинаковом уровне.
Интересно, что сообщающимися сосудами являются все моря и океаны мира. Ведь все они соединены между собой проливами. Поэтому и уровень воды в морях, уровень моря, во всем мире одинаков. И только во внутренних морях, не имеющих сообщения с океаном, уровень может быть другим. Вот в Каспийском море, например, вода стоит на несколько десятков метров ниже уровня моря. Географы часто называют Каспийское, Аральское и другие внутренние моря не морями, а озерами.
Первый фонтан
Фонтанов в этой книге будет несколько. Для того чтобы соорудить первый из них, возьми стекло от керосиновой лампы и подбери пробку, закрывающую его узкий конец. В пробке сделай сквозное отверстие. Его можно просверлить, провертеть граненым шилом или прожечь раскаленным гвоздем. В отверстие должна плотно входить стеклянная трубка, изогнутая в форме буквы «П».
Если у тебя нет лампового стекла, можешь взять пустую консервную банку и в середине дна пробить отверстие большим гвоздем. Вставь в это отверстие трубку и залей сургучом изнутри и снаружи, чтобы банка не протекала.
Согнуть стеклянную трубку можно над пламенем газовой или спиртовой горелки, свечи и т. п. Введи трубку в верхнюю, самую горячую часть пламени. Медленно поворачивай ее, чтобы прогрелась по всей окружности. При этом все время слегка нажимай пальцами, стремясь согнуть трубку.
Внимание! Трубка начала подаваться. Не спеши, не увеличивай силу нажима. Сгибай плавно и равномерно до нужного угла. Не растягивай трубку, чтобы она не стала тоньше в месте сгиба. Изогнутой трубке дай остыть, держа ее в руках. Только после этого можешь ее положить или начать сгибать в другом месте.
Если стеклянной трубки нет, постарайся достать металлическую, например медную, алюминиевую или латунную. Ее гнут без нагрева. Только, прежде чем сгибать металлическую трубку, набей ее песком. Иначе канал в месте сгиба может закрыться.
После всех этих приготовлений сам опыт покажется очень простым. Зажми пальцем отверстие трубки, переверни банку или ламповое стекло вверх дном и наполни водой. Когда откроешь выход из трубки, вода забьет из нее фонтаном. Он будет работать до тех пор, пока уровень воды в большом сосуде не сравняется с открытым концом трубки. Попробуй объяснить, почему это так.
«Сработанный еще рабами Рима»
Ты, конечно, догадался, что наш первый фонтан действует по закону сообщающихся сосудов. Из сосуда с более высоким уровнем вода перетекает в трубочку. Она стремится в трубочке подняться до того же уровня. Но трубочка кончается — вода бьет фонтаном вверх. Ты можешь проверить, что фонтан поднимается примерно до уровня поверхности воды в большом сосуде.
На законе сообщающихся сосудов основано устройство водопровода. Это очень старое изобретение. Водопровод был еще в древнем Риме.
Конечно, теперешний водопровод стал совсем другим. Римляне не знали ни тонкой очистки воды, ни хлорирования, убивающего микробов. У них не было кранов, сверкающих медью и никелем, не было душей, не было раковин с мойками для посуды. Но в основе древнеримский водопровод был уже таким, как и нынешний.
Вода в водопровод подается из водоема или огромного бака, устроенного на высоком холме.
Отсюда сеть труб идет все дальше вниз, в каждую улицу, в каждый дом. Вода поднимается по трубам на верхние этажи. Лишь бы только они не были выше водоема на холме! Вода дойдет, доберется к каждому крану.
И стоит любой из этих кранов открыть, он начнет работать, как наш фонтан из лампового стекла.
Правда, краны обычно повернуты отверстием вниз, а не вверх. Это не так красиво, как фонтан, зато удобнее набирать воду. Какой сильной струей бьет из крана вода, как она шумит и плещет, как дробится на сверкающие капли! Это река пришла к нам в дом, это вошел водопровод, «сработанный еще рабами Рима»!
Коварная клякса
Вот опыт, который ты наверняка проделывал много раз, с тех пор как стал писать чернилами. Ты берешь листок промокательной бумаги, самой обыкновенной промокашки, и опускаешь его углом в чернила. Клякса медленно всползает вверх, расползается, ветвится…
Как же так? Ведь по закону сообщающихся сосудов должно быть все наоборот! Клякса должна бы спускаться, стекать с промокашки вниз. Но она не желает этого делать.
А кусок сахара на поверхности кофе или чая? Ты не раз смотрел, как все выше всползает по нему коричневая жидкость, как белый сахар буреет, оседает, расплывается…
О, если бы он умел говорить! Он бы, наверное, воскликнул: «Остановись, коварная жидкость! Ты не смеешь ползти вверх, твое место внизу. Так сказано в великом законе сообщающихся сосудов!» Но сахар не умеет говорить. Он молчит и покорно тает. А жидкость ползет все вверх, подчиняясь какому-то другому закону природы. Но какому же?
Чтобы понять, в чем здесь дело, присмотрись к поверхности воды, налитой в чистый стакан. Ты не видишь ничего особенного? И все же кое-что интересное там есть.
Смотри-ка, у стенок стакана поверхность воды загибается вверх. Это выглядит так, словно вода хочет всползти по стенкам стакана. Хочет — и не может. Ей удалось сделать только один, совсем маленький шажок.
И все же раз этот шажок сделан, значит, есть какая-то сила, которая тянет воду вверх. Только сила эта мала, а воды в стакане много.
Ну, а если бы стакан был поуже?
Возьми узкую трубочку, аптечную пипетку. Сними с нее резиновый мешочек и опусти трубочку в стакан широким концом. Сначала опусти поглубже, а потом немного вытяни.
Ты увидишь, что уровень воды в пипетке выше, чем в стакане, миллиметра на два. Это уже кое-что!
Ну, а если опустить пипетку узким концом? Опускаем поглубже… Вытягиваем… Стоп! Смотри, уровень воды здесь выше, чем в стакане, уже почти на целый сантиметр! Теперь ясно: чем тоньше трубочка, тем выше всползает по ней вода.
Ты спросишь, есть ли трубочки в промокашке и в куске сахара? Да, они там есть. Но их можно разглядеть только под микроскопом. Это крошечные промежутки между отдельными волоконцами промокашки. Это совсем узенькие щелочки между отдельными кристалликами сахара. Совсем узенькие? Да ведь это как раз то, что нужно! Потому-то вода и поднимается так хорошо, потому-то она и не подчиняется закону сообщающихся сосудов!
Это свойство жидкостей, эта их способность подниматься по тоненьким, как волосок, трубочкам называется волосностью. Или еще капиллярностью, от латинского слова «капилларис» — «волосной».
А если пипетка жирная?
Но может быть, опыт с пипеткой у тебя не получился? Это бывает, если трубочка загрязнена чем-нибудь жирным. Если, скажем, пипеткой раньше брали вазелиновое масло, или камфарное масло, или еще что-нибудь в этом роде. Тогда закон сообщающихся сосудов все равно нарушается, но только уже в обратную сторону. Уровень воды в жирной трубочке будет ниже, чем в стакане!
Этот опыт стоит проделать специально. Приглядись внимательно к поверхности воды в трубочке жирной пипетки. Теперь ты уже знаешь, на что нужно обращать внимание. Поверхность в трубочке не вогнута, она выпукла, вода словно отталкивается от жирных стенок!
Выходит, что капиллярность поднимает жидкость вверх только в том случае, если эта жидкость смачивает стенки трубочки.
Значит, все дело здесь в смачивании! Если жидкость смачивает стенки, если она к ним прилипает, это и создает силу, которая тянет жидкость вверх. Ну, а если не смачивает, если отталкивается, возникает сила, отжимающая жидкость вниз.
Ты, может быть, слышал, что существуют дождевые плащи из водоотталкивающей ткани. Она не сплошная, она не имеет непроницаемой пленки из резины или пластмассы. Но каждое волоконце этой ткани покрыто особым веществом, к которому вода не пристает, не смачивает. И поэтому вода не впитывается в ткань. Наоборот, она отталкивается!
Такие плащи гораздо приятнее носить, чем обычные. Ведь они пропускают воздух, не мешают коже дышать, (Ты, конечно, знаешь, что человек дышит не только легкими, но и кожей, всей поверхностью тела.) Но стирать эти плащи не рекомендуется. Ведь, отстирывая грязь, можно и водоотталкивающий состав отстирать, И тогда ткань начнет промокать, как и любая другая!
Если есть у тебя плащ или куртка из водоотталкивающей ткани, носи их аккуратно, старайся не пачкать.
Дело не только в плащах
Если бы единственным применением капиллярности были водоотталкивающие плащи, не стоило бы так много о ней говорить. Можно прожить и без плаща!
Ну, а без хлеба? Без круп, без овощей и картофеля, без травы и деревьев? Без мяса животных, которым тоже нечем было бы питаться? Ты спросишь: при чем здесь капиллярность? Да при том, что это она поднимает питательные соки из почвы до самых верхушек растений. Поднимает по тончайшим, микроскопическим каналам в коре деревьев и кустарников, в стеблях травянистых растений. Поднимает иной раз на многие десятки метров— ведь есть же деревья огромной высоты! Но стоит у такого великана содрать кольцо коры, и он засохнет выше этого места, лишившись притока влаги. Надеюсь, что этот опыт ты делать не станешь.
Очень важны капилляры и в почве. Если вспаханным полям грозит засуха, землю надо разрыхлить. Капилляры разрушатся, влага не будет подниматься из глубин и сохранится в почве.
Вот какая это важнейшая вещь — капиллярность.
Капиллярность и спичка
Прежде чем расстаться с капиллярностью, проделаем еще два забавных опыта с палочками.
Положи на горлышко молочной бутылки надломленную палочку, а на нее — гривенник. Попробуй-ка сбрось этот гривенник в бутылку, не дотрагиваясь ни до него, ни до бутылки, ни до палочки. Не знаешь, как это сделать?
А ведь решение такое простое! Окуни палец в воду и на то место палочки, где она надломлена, урони одну-две капли. Сгиб палочки намок… Концы расходятся, все больше и больше.
Дзинь — и гривенник на дне бутылки!
Для второго опыта понадобятся пять спичек. Надломи их все посредине, согни под острым углом и положи на блюдце так, как показано на рисунке слева.
Как сделать из этих спичек пятиконечную звезду, не прикасаясь к ним?
Думаю, что теперь ты уже и сам догадаешься. Конечно же, нужно уронить несколько капель воды на сгибы спичек! Постепенно спички начнут расправляться и образуют звезду.
Причина в обоих опытах одна и та же. Волокна дерева впитывают влагу. Она ползет все дальше по капиллярам. Дерево набухает. Его уцелевшие волокна «толстеют». Став толстяками, они уже не могут так сильно сгибаться и распрямляются.