on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 30 гостей.
Вход в систему
Яндекс.Метрика

Кофе в многоугольниках.

365. Если вы внимательно приглядитесь к горячему кофе в чашке, когда на него почти параллельно поверхности падает сильный свет, то увидите, что поверхность кофе испещрена какими-то многоугольниками (рис. а). При остывании кофе они исчезают. Они исчезнут также и в том случае, если вы поднесете близко к кофе наэлектризованную пластмассовую расческу (перед этим несколько раз расчешите ею сухие волосы). Аналогичные узоры возникают и на поверхности других жидкостей. Так, известный английский физик Дж. Томсон наблюдал быстро меняющиеся узоры на поверхностях горячей мыльной воды и крепких вин. Позднее французу Бенару удалось наблюдать на поверхности подогреваемого масла красивую мозаику из шестиугольников, напоминающую пчелиные соты (рис. 6). На других жидкостях часто образуются узоры в виде завитков (рис. в).

 В последнее время предпринимались попытки получить узоры на поверхностях жидкостей в состоянии невесомости − на борту космического корабля.
 Почему на поверхности жидкости образуются многоугольники и завитки различной формы, в частности «соты»? Почему узор исчезает с поверхности кофе, если к ней приблизить наэлектризованный предмет? Наконец, зависят ли эти узоры от действия силы тяжести?

Ответ:
 Если температура внизу жидкости значительно выше, чем в верхних ее слоях, то жидкость становится неустойчивой, и в ней образуются конвекционные потоки, в которых более горячая жидкость поднимается вверх, а более холодная − опускается вниз. При этом могут возникать изображенные на рисунке структуры. Например, горячая жидкость поднимается вверх внутри шестиугольной ячейки, а холодная опускается вниз по краям ее, смежным с другими ячейками. Для заданной разности температур и данной жидкости можно теоретически предсказать, какие из этих структур (колец и многоугольников) соответствуют появлению устойчивого потока. На поверхности кофе ячейки становятся видимыми отчасти из-за крошечных капелек, взвешенных в восходящих потоках горячей жидкости. Наэлектризованная расческа разгоняет эти капельки, нарушая правильную форму ячеек.


Смотрите еще