Майкл Фарадей - История свечи
Дав вам эти несколько примеров, относящихся к весомости воздуха, я перейду теперь к показу некоторых следствий из этого факта. Вам обязательно надо с ними познакомиться, иначе вам многое останется неясным. Помните ли вы такой опыт? Случалось ли вам когда-нибудь его видеть? Для него берется насос, несколько, похожий на тот, которым я только что накачивал воздух в медную бутылку.
Его нужно расположить так, чтобы я мог наложить ладонь на его отверстие. В воздухе моя рука передвигается так легко, как будто она не чувствует никакого сопротивления. Как бы я ни двигался, мне почти не удается добиться такой скорости, чтобы я ощутил большое сопротивление воздуха этому движений). Но когда я кладу руку сюда (на цилиндр воздушного насоса, из которого затем выкачивается воздух), вы видите, что происходит. Почему моя ладонь пристала к этому месту так плотно, что за ней передвигается и весь насос? Смотрите! Почему мне еле-еле удается освободить руку? В чем дело? Дело в весе воздуха - того воздуха, который надо мной.
А вот и другой опыт, который, я думаю, поможет вам еще лучше разобраться в этом вопросе. Верх этой банки затянут бычьим пузырем, и когда из нее будет выкачиваться воздух, вы увидите в несколько измененном виде тот же эффект, что и в предыдущем опыте. Сейчас верх совершенно плоский, но стоит мне сделать хотя бы очень слабое движение насосом, и поглядите, как пузырь опустился, как он прогнулся внутрь. Вы сейчас увидите, как пузырь будет втягиваться все больше и больше внутрь банки, пока, наконец, он не будет окончательно вдавлен и прорван силой давящей нa него атмосферы. (Пузырь лопнул с громким хлопком.) Так вот, это произошло всецело от силы, с которой воздух давил на пузырь, и вам нетрудно будет понять, как тут обстоит дело.
Посмотрите на этот столбик из пяти кубиков: таким же образом расположены друг над другом и частицы, нагроможденные в атмосфере. Вам вполне понятно, что четыре верхних кубика покоятся на пятом, нижнем, и что если я его выну, все остальные опустятся. Так же обстоит дело и в атмосфере: верхние слои воздуха поддерживаются нижними, а когда из-под них выкачивается воздух, происходят изменения, которые вы наблюдали, когда моя ладонь лежала на цилиндре насоса и в опыте с бычьим пузырем, а сейчас увидите еще лучше.
Эту банку я завязал резиновой. перепонкой. Сейчас я буду выкачивать из нее воздух, а вы следите за резиной, отделяющей воздух внизу от воздуха наверху. Вы увидите, как будет проявляться атмосферное давление по мере выкачивания воздуха из банки. Смотрите, как втягивается резина - ведь я могу даже руку опустить в банку, - и все это только в результате мощного, колоссального воздействия воздуха над нами. Как четко проявляется здесь этот интересный факт!
После конца сегодняшней лекции вы сможете помериться силами, пытаясь разнять вот этот прибор. Он состоит из двух полых медных полушарий, плотно пригнанных друг к другу и снабженных трубкой с краном для выкачивания воздуха. Пока внутри имеется воздух, полушария легко разнимаются; однако вы убедитесь, что, когда мы выкачиваем воздух через эту трубку с краном и вы будете их тянуть - один в одну сторону, другой в другую, - никому из вас не удастся разнять полушария. Каждому квадратному дюйму площади сечения этого сосуда, когда воздух выкачан, приходится выдерживать около пятнадцати фунтов. Потом я предоставлю вам возможность испытать свои силы - попробуйте преодолеть это давление воздуха.
Вот еще интересная вещица - присоска, забава мальчиков, но только усовершенствованная для научных целей. Ведь у вас, у молодежи, полное право использовать игрушки для целей науки, тем более, что по нынешним временам из науки стали делать вабаву. Вот присоска, только она не кожаная, а резиновая. Я пришлепываю ее к поверхности стола, и вы сразу видите, что она к нему прочно прилипла. А почему она так держится? Ее можно передвигать, она легко скользит с места на место, - но, как ни старайся ее поднять, она, пожалуй, скорее стол за собой потянет, чем оторвется от него. Снять ее со стола удается только тогда, когда ее сдвинешь к самому краю, чтобы впустить под нее воздух. Прижимает ее к поверхности стола только давление воздуха над ней. Вот и еще одна присоска - прижимаем их друг к другу, и вы увидите, как прочно они пристанут. Мы можем употребить их, так сказать, и по прямому назначению, т.е. прилепить к окнам и стенам, где они продержатся несколько часов и пригодятся на то, чтобы на них вешать какие-нибудь предметы.
Однако мне надо показать вам не только игрушки, но и опыты, которые вы сможете повторить дома. Наглядно доказать существование атмосферного давления можно таким изящным опытом. Вот стакан воды. Что, если я попрошу вас ухитриться так опрокинуть его вверх дном, чтобы вода при этом не пролилась? И не потому, что вы подставите руку, а исключительно благодаря атмосферному давлению.
Возьмите рюмку, налитую водой до краев или до половины, и прикройте ее какой-нибудь картонкой; опрокиньте ее и посмотрите, что произойдет с картонкой и с водой. Воздух не сможет проникнуть в рюмку, так как его не впустит вода из-за капиллярного притяжения к краям рюмки.
Я думаю, что все это даст вам правильное представление о том, что воздух - это не пустота, а нечто вещественное. Узнав от меня, что вон тот ящик вмещает фунт воздуха, а этот зал - больше тонны, вы поверите, что воздух - это не просто пустота.
Проделаем еще один опыт, чтобы убедить вас в том, что воздух действительно может оказывать сопротивление. Вы ведь знаете, какое великолепное духовое ружье можно легко устроить из гусиного пера, или трубочки, или чего-нибудь в этом роде. Взяв ломтик яблока или картофеля, надо вырезать из него маленький кусочек под размер трубки - вот так - и протолкнуть его насквозь до самого конца, как поршень. Вставив вторую пробку, мы изолируем воздух в трубке полностью. И теперь окажется, что протолкнуть вторую пробку вплотную к первой совершенно невозможно. Сжать воздух до некоторой степени можно, но если мы будем продолжать давить на вторую пробку, то она еще не успеет приблизиться к первой, как сжатый воздух вытолкнет ту из трубки, и притом с силой, напоминающей действие пороха - ведь оно тоже связано с той причиной, которую мы здесь наблюдали.
На днях я видел опыт, который мне очень понравился, так как он может быть использован, на наших занятиях. (Прежде чем к нему приступить, мне бы следовало минут пять помолчать, так как успех этого опыта зависит от моих легких.) Я надеюсь, что мне удастся силой своего дыхания, т.е. надлежащим применением воздуха, поднять яйцо, стоящее в одной рюмке, и перебросить его в другую. За успех я не ручаюсь: ведь я сейчас слишком долго говорил. (Лектор успешно проделывает опыт.) Воздух, который я выдуваю, проходит между яйцом и стенкой рюмки; под яйцом возникает напор воздуха, который оказывается в состоянии поднять тяжелый предмет: ведь для воздуха яйцо - это действительно тяжелый предмет. Во всяком случае, если вы захотите сами проделать этот опыт, лучше возьмите крутое яйцо, и тогда можно будет без риска попытаться осторожно переместить его из одной рюмки в другую силой своего дыхания.
Хотя мы изрядно долго задержались на вопросе о массе воздуха, мне хотелось бы упомянуть еще об одном его свойстве. В опыте с духовым ружьем вы убедились, что прежде чем вылетела первая картофельная пробка, мне удалось вдвинуть вторую на полдюйма или даже больше. А это зависит от замечательного свойства воздуха - от его упругости. С ней вы можете познакомиться на следующем опыте.
Возьмем оболочку, непроницаемую для воздуха, но способную растягиваться и сжиматься, а тем самым и давать нам возможность судить об упругости воздуха, содержащегося в ней. Сейчас в ней воздуха немного, и мы плотно завяжем горлышко, чтобы он не мог сообщаться с окружающим воздухом. До сих пор мы все делали так, чтобы показать давление атмосферы на поверхность предметов, а теперь, наоборот, мы избавимся от атмосферного давления. Для этого мы поместим нашу оболочку под колокол воздушного насоса, из-под которого мы будем выкачивать воздух. На ваших глазах эта оболочка расправится, надуется, как воздушный шар, и будет становиться все больше и больше, пока не заполнит собой весь колокол. Но как только я опять открою наружному воздуху доступ в колокол, наш шар сейчас же опадет. Вот вам наглядное доказательство этого удивительного свойства воздуха - его упругости, т.е. чрезвычайно большой способности сжиматься и расширяться. Это свойство имеет очень существенное значение и во многом определяет роль воздуха в природе.
Перейдем теперь к другому весьма важному разделу нашей темы. Припомните, что, когда мы занимались горением свечи, мы выяснили, что при этом образуются различные продукты горения. В числе этих продуктов - сажа, вода и еще что-то, до сих пор еще не исследованное нами. Воду мы собирали, а другим веществам предоставляли рассеиваться в воздухе. Займемся теперь исследованием некоторых из этих продуктов.
