Страница 14 из 17
Чтобы проводить эксперименты с осмосом, вам нужно запастись особой полупроницаемой мембраной. На самом деле, она не такая уж особая. Для опытов можно использовать, скажем, целлофан — тонкую прозрачную пленку, в которую часто упаковывают цветы и подарки.
Только будьте внимательны: иногда флористы также используют пластик, который очень похож на целлофан, но не пропускает воду и, стало быть, для экспериментов не годится.
Отличить пластик от целлофана довольно просто.
Аккуратно положите кусочек целлофана на воду. Если через некоторое время он станет влажным даже с верхней стороны, значит, ваш выбор правильный. Пластик так не размокает.
Иногда целлофан продают в канцелярских магазинах. К сожалению, этот материал бывает покрыт тонким слоем водоотталкивающей нитроцеллюлозы, которые препятствуют прохождению воды. Если вы точно знаете, что купили целлофан, а он не размокает, водонепроницаемую пленку можно удалить, погрузив целлофан в растворитель для лаков. Только эту работу надо проводить в присутствии взрослых, поскольку растворитель горюч и токсичен.
Еще полупроницаемую мембрану можно найти в некоторых пластиковых пакетах для хранения овощей.
Полупроницаемый пластик из крахмала используется также для производства биоразлагаемых мешков для утилизации отходов.
Кусочек целлофана можно положить в воронку, опустить ее в чашку и налить в воронку соленой воды. Капли, упавшие в чашку, окажутся пресными.
А проще всего добыть полупроницаемую мембрану из… куриного яйца. Собственно, с яйцами мы и поставим более сложный эксперимент.
Вам понадобятся: два сырых яйца; пищевой уксус; сахарный сироп; любой краситель, например, свекольный сок или чернила; кухонные весы (если есть).
Два сырых яйца аккуратно положите в стеклянную или фарфоровую посудину, залейте уксусом, накройте крышкой и оставьте на 2 дня. По прошествии времени осторожно промойте яйца струей воды. Скорлупы на них уже не будет, она растворится в уксусе, но, если кусочки еще остались, сотрите их. Будьте осторожны: яйца все еще сырые, но скорлупы на них уже нет.
Положите одно яйцо в сироп, а другое — в воду без сахара. Оставьте на ночь, а потом промойте и взвесьте. (Если у вас нет весов, вы можете осмотреть яйца и постараться заметить отличия.)
Попробуйте добавить в воду немного пищевого красителя и посмотреть, что происходит.
Теперь расшифруем результат. Осмос — это процесс, посредством которого вода поступает в наши ткани. Каждая клетка нашего организма окружены мембраной, которая выборочно пропускает внутрь то, в чем нуждаются клетки, но преграждает путь нежелательным молекулам.
Это удается мембране потому, что, как сказано выше, она содержит крошечные отверстия, которые пропускают мелкие молекулы и задерживают крупные. Молекулы воды достаточно мелки, чтобы проникнуть внутрь, а потому вода будет двигаться из области с высокой концентрацией воды в область с низкой концентрацией, пока не наступит равновесие.
На первом этапе эксперимента вы замочили яйца в уксусе, и скорлупа полностью исчезла. Пищевой уксус — это слабая уксусная кислота, она вступает в реакцию с карбонатом кальция скорлупы. При этом выделяется углекислый газ, пузырьки которого вы, наверное, заметили, опустив яйца в уксус.
Краситель проник скозь мембрану.
Мембрана, окружающая содержимое яйца, становится в уксусе очень эластичной, поскольку кислота меняет структуру белка. Тот же процесс, кстати, происходит в результате воздействия кислот, щелочей и высоких температур. Когда вы готовите яичницу, яичный белок становится непрозрачным и белым именно из-за изменения структуры денатурации.
Таким образом, после вымачивания в уксусе вы должны заметить, что яйцо не только осталось без скорлупы, но и несколько увеличилось в размерах. Это произошло потому, что вода из уксуса проникла внутрь яйца сквозь мембрану.
Если положить яйцо без скорлупы в воду, оно будет расти в размерах намного заметнее. И если добавить в воду краситель, процесс осмоса станет еще нагляднее: окрашенная вода будет проникать в поверхностные слои яйца.
Если же вы поместите пропитанное уксусом яйцо в сироп, то увидите обратное. Поскольку в яйце больше воды, чем в сиропе, то вода из него будет проходить сквозь мембрану в противоположном направлении, и яйцо станет уменьшаться в размерах.
Яйцо в сиропе теряет влагу.
Следующий эксперимент демонстрирует действие осмоса на растения.
Заполните водой два блюдца и добавьте в одно из них две столовые ложки соли. Аккуратно разрежьте картофелину вдоль на две половинки и положите их плоской стороной вниз в блюдца с водой.
Спустя часа два-три посмотрите на ваши образцы. Половинка картофеля, пролежавшая в пресной воде, станет чуть жестче, чем раньше, поскольку содержащиеся в ее клетках соли и другие химические вещества успеют уйти сквозь мембрану в воду.
Половинка картофелины, замоченная в соленой воде, напротив, станет очень мягкой, поскольку соленая вода вытянет из картофеля влагу.
Так что, попав летом на море, не сидите долго в его соленой воде. Это шутка: кожа человека надежно его защищает, так что стать мягким вам не удастся, купайтесь вы хоть целый час.
И. ЗВЕРЕВ
ПОЛИГОН
Сколько бензина в литре… воды?
В 1991 году американский инженер Дж. Григгс сделал такую помпу, в которой вода текла с большим затруднением, трение получалось огромным и вода из насоса выходила горячей. При помощи такого насоса Григгс перекачал воду из одного бака в другой и произвел расчеты.
Выяснилось, что каждый киловатт энергии, подведенной к насосу, приносил в бак 1,15 киловатта тепла!
Ученые начали искать объяснения феномена и вместе с Григгсом изучать все тонкости процесса. А бизнесмены занялись своим делом: есть помпа, создающая избыточную энергию, она может дать 15 % избыточного тепла, а если постараться — то даже 60 %! Так почему бы не применить ее для отопления домов? И помпы — их стали называть вихревыми насосами — поступили в продажу.
А дальше началось что-то странное. Одни покупатели отмечали значительную экономию энергии, а другие жаловались, что толку от покупки нет. В чем же дело?
Возможно, разгадку нашли недавно на одном из московских автосервисов. Стоит он на отшибе, отапливать помещение и подогревать воду для мойки автомобилей здесь можно только при помощи электричества. Нужно его немало, и владельцы, заботясь об экономии, приобрели вихревой генератор.
В первый год экономии не получилось, а люди на станции мерзли. Тогда решили добавить к системе отопления бак с обычным электронагревателем, а вихревой генератор использовать как насос, способный к тому же давать тепло. И тут-то начались приятные чудеса.
Во-первых, на станции стало жарко, во-вторых, КПД превысил 100 % — где-то стало появляться избыточное тепло! Но где?
Прошлись по всей цепочке от мотора вихревого генератора до ТЭНа и всех батарей, нагревающих помещение, и вот что заметили. Прежде всего, «чудеса» начинаются лишь тогда, когда в вихревой генератор подается вода с температурой не ниже 65 °C. После него она становится белой, как молоко, и поступает в цепочку батарей.
Обычно температура воды от батареи к батарее снижается примерно на 5 градусов, но, когда включили вихревой генератор и послали в сеть отопления подогретую воду, началось нечто удивительное. Пройдя через первую батарею, вода нисколько не понизила свою температуру. Пройдя через вторую, не остыла, а стала по чему-то еще горячее. Лишь после третьей батареи вода снова остыла до 65 °C и при этом стала прозрачной.