Обычным «картофельным колючкам» не удается существенно сократить время приготовления картошки, поскольку их торчащие наружу концы настолько малы, что очень медленно поглощают тепло от нагретой духовки. Если бы они были массивнее или на них были бы ребра, то скорее оправдали бы возлагаемые на них надежды.

Почему, когда вы принимаете горячий душ в прохладной ванной комнате, зеркало или оконное стекло запотевает? Почему капельки жидкости сначала образуются в верхней части стекла? Почему стекло останется незапотевшим, если, перед тем как принимать душ, вы покроете его тонкой пленкой из мыла или моющего средства?

На зеркале можно оставить послание. Напишите его уголком куска мыла или обмакнув палец в любое другое моющее средство. Надпись будет почти не видна, пока вы не включите душ. Она проявится, как только стекло запотеет: покрытые мылом участки останутся чистыми.

Почему иногда на мостовой выступает вода, хотя дождя не было и вокруг везде сухо? Почему холодным зимним днем оконное стекло запотевает изнутри, а не снаружи? Из-за того, что в помещении влажность больше? Нет, обычно там влажность ниже. И поэтому у многих людей зимой возникает сухость кожи, а электростатические разряды чаще случаются зимой, а не летом.

ОТВЕТ • Количество водяного пара в воздухе обычно определяется как относительная влажность, соотнесенная с предельно допустимым количеством пара в воздухе, так называемым пределом насыщения. Например, относительная влажность 50% означает, что количество пара в воздухе равно половине предельного значения. Когда принимают горячий душ в закрытом помещении, относительная влажность может стать равной 100%. В этом случае какая-то часть пара, продолжающая поступать в воздух из душа, будет конденсироваться, образуя капли воды на различных поверхностях, включая зеркало.

Еще одна причина, по которой на зеркале образуются капли, связана с тем, что в более холодном воздухе предел насыщения ниже. Если зеркало холодное, а вы принимаете душ, очень влажный воздух около него охлаждается, предел насыщения понижается, и часть пара конденсируется на зеркале. Обычно горячий влажный воздух из душа заполняет верхнюю часть комнаты. Поэтому процесс конденсации пара на зеркале начинается сверху.

Хотя зеркало может казаться чистым, оно покрыто пылью и тонкими пленками грязи (например, это может быть жир, попавший на зеркало, по которому провели пальцем). Конденсирующиеся молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к грязи на зеркале. Взаимное притяжение заставляет их собираться в мельчайшие капельки, покрывающие зеркало и препятствующие четкому отражению.

Можно избежать образования мелких капелек, нанеся тонкий слой мыла на стекло. Мыло уменьшает поверхностное натяжение воды (оно определяется взаимным притяжением молекул воды), и поэтому вода тонким, равномерным слоем растекается по намыленному участку зеркала, где четкость отражения восстанавливается. Практически тот же эффект можно получить, проведя по зеркалу пальцем, смазанным моющим средством.

Иногда случается, что мостовые становятся влажными, когда вокруг все сухо. Это возможно, когда асфальт, отдавая тепло, остывает. Тогда воздух вблизи асфальта становится холоднее, и предел насыщения понижается. Это означает, что часть пара будет конденсироваться на мостовой.

Почему, когда в холодную погоду человек в очках входит в теплую комнату, на линзах образуются капельки воды? Почему капельки воды через какое-то время исчезают, даже если линзы не протереть? Где прежде всего стекла станут чистыми?

Почему линзы запотевают, когда из помещения, где поддерживается обычная комнатная температура, вы входите в парную? Зависит ли место, где начинают отпотевать линзы, от материала, из которого сделана оправа?

ОТВЕТ • В обоих примерах линзы охлаждаются соседним с ними воздухом, в результате чего понижается предел насыщения воздуха и часть водяного пара конденсируется на линзах (см. предыдущую задачу). Сконденсированная жидкость образует мелкие капельки, и линзы запотевают. Это значит, что капельки настолько меняют прозрачность линз, что изображение становится нечетким.

Когда в холодную погоду человек входит с улицы в теплую комнату, капельки воды сначала исчезают на оправе вблизи носа. Излучая тепло, нос подогревает часть оправы благодаря теплопроводности через носовые упоры или по воздуху, и путем конвекции, когда нагретый телом человека воздух поднимается вверх. Тепло затем передается линзам, нагревает их, капельки воды превращаются в пар, и линзы отпотевают.

Когда человек входит в парную, отпотевание происходит по-другому, поскольку разность температур между воздухом и линзами больше. В этом процессе нос уже не играет столь существенной роли; капельки воды, образовавшиеся на стеклах, важнее. Когда водяной пар конденсируется в жидкость, молекулы воды теряют некоторое количество энергии. В парной эта выделившаяся энергия разогревает и линзы, и оправу. Однако температура возрастает быстрее вблизи центра стекол, поскольку обычно теплопроводность оправы больше (требуется больше энергии, чтобы ее температура увеличилась). Другой источник поступающего на стекла тепла — конвекция горячего воздуха парной вдоль стекол очков.

Если бы линзы были плоскими, отпотевание начиналось бы в центре и постепенно распространялось бы к оправе. Выпуклые линзы лучше обдуваются воздухом, что ускоряет отпотевание в центре. Центр вогнутых линз хуже обдувается теплым воздухом и поэтому нагревается медленнее. Если линзы вогнуты очень сильно, отпотевание может начаться и вблизи оправы, несмотря на ее большую теплопроводность.

Как жук стенокара из семейства чернотелок, обитающий в пустыне Намиб в юго-западной части Африки, добывает питьевую воду, когда рано утром на землю опускается туман? Как люди, живущие в пустыне Атакама на севере Чили, собирают воду из воздуха, приходящего со стороны Тихого океана?

ОТВЕТ • Жуки-чернотелки из рода Stenocara взбираются на песчаную дюну с наветренной стороны и, наклонившись, принимают характерную позу: голова опущена вниз, а брюшко поднято вверх, так что спинка жука образует наклонную плоскость. Надкрылья, прикрывающие брюшко, покрыты неровными рядами выпуклых бугорков. У этих бугорков гидрофильная поверхность, то есть они могут связывать молекулы воды. Понижения между выпуклостями покрыты воскоподобным веществом, а значит, у них гидрофобная поверхность, то есть с ними молекулы воды не связываются. На бугорках мельчайшие капельки тумана собираются в капли. Пока капля небольшая, гидрофильные взаимодействия, удерживающие каплю на выпуклости, превышают силу тяжести, из-за которой капля скатывается по наклоненному телу жука. Постепенно капля растет и наконец отрывается от выпуклости. Капли движутся между рядами бугорков, как по извилистому каналу, постепенно скатываясь вниз, пока не достигнут рта стенокары.