понедельник, 21 марта 2016 г.

Температура — кипения воды и в калориях

  • Известно, что температура кипения воды 100 °C, но это при н.у. Вместе с тем известно, что температура кипения зависит от атмосферного давления — чем выше давление, тем чайник закипит при большей температуре. Возникает вопрос — каков масштаб бедствия, т.е. насколько разная температура в чайнике в зависимости от текущей погоды?
  • Известно, что энергии в горячем теле больше, чем в холодном. Также известно, что когда мы потребляем еду, то её энергоемкость измеряется в ккал, что то же самое, энергия. Возникает вопрос — каков масштаб бедствия, т.е. насколько проще худеть если пить например холодный чай вместо горячего?

Про чайник

Возьмем табличку, по которой понятно, какая температура кипения при каком давлении.

Теперь рассмотрим типичные умеренные случаи. Если посмотреть на карту давления Европы, то оно изменяется где-то от 100 до 103 кПа. Это означает, что в случае циклона (низкое давление, гроза/тучи) вода в чайнике закипает при ~99.6 °C, а в случае антициклона (высокое давление, ясно) при ~100.5 °C. т.е. разница в один градус (или, ±0.5°C), т.е. в яcную погоду кипяток на один градус горячее.

Если взять более экстремальные перепады, которые характерны для континентального климата, то например для Сибири картина несколько другая. Во-первых, зимой вода в чайнике в среднем закипает при температуре на 1°C выше, чем летом. Во-вторых, там чаще могут быть рекорды, из-за которых температура закипания колеблется от 94 до 101.9°C.

Отдельно стоит упомянуть поправку на высоту. Например, у нас в Гомеле, высота над уровнем моря 140 м, что вносит свой вклад в понижение температуры кипения например с ~99.83 до ~99.35 °C, т.е. на 0.48 °C. Если же взять плоскогорье в 1000 м, то разница составит 96.7°C, т.е. где-то на 3.3°C.

Про калории

Известно, что 1 кал это нагрев 1 г воды на 1°C. Для приближения к нашей реальности можно посчитать, сколько ккал нужно для нагревания чашки (пусть 200 мл воды) на 10°C. Т.е. ~0.2 кг воды на 10 градусов это будет 2 ккал.

Потреблять очень горячий чай (например, > 70°C) череповато раками и прочими болезнями, поэтому за горячий возьмем 60°C. Альтернативный вариант холодный в 20°C. Разница между ними ~40, т.е. по текущим подсчетам получается 8 ккал на чашку. Другими словами, если пить 5 холодных чашек в день вместо горячих, то можно наэкономить целых 40 ккал в сутки!

Как это относится с диетологией и проч. не знаю (вполне вероятно никак — похудеть не получится — т.к. мы теплокровные с постоянной температурой тела, которую сами же стабилизируем), но сам порядок цифр оказался интересным.


понедельник, 22 февраля 2016 г.

Почему небо темное?

Книжка в сотню страниц, посвященная популярному изложению ответа на вопрос о том, почему ночью темно, или, другими словами, о темном фоне ночного неба. Казалось бы, достаточно обычный факт, что небо ночью темное, но попытки его объяснить имеют долгую историю, на протяжении которой ситуация сотни лет была парадоксальной. Его разрешить пытались многие ученые, ещё со времен Коперника и Ньютона, и решение было получено только в XX веке.

Книга научно-популярная и читается как детектив.

Помимо прочего, в книге попутно можно узнать много интересного. Что например, идея гелиоцентрической системы мира появилась ещё в Древней Греции, и Коперник о ней узнал именно из сочинений древних авторов. Но проблемой оказалось самому Копернику поверить в неё, публично заявить и написать свой труд. При этом Коперника беспокоило то, что у философов того времени не было более простого и точного инструмента предсказания движений небесных тел по небу кроме как системы из 77 кругов (поэтому если вы видите какую-то сложную систему, то вполне возможно что в ней можно сделать свою гелиоцентрическую революцию (; ).

Интересно, что Ньютон при создании своей модели Вселенной, в которой равномерно распределены звезды в бесконечности, для предотвращения падения всех звезд друг на друга (из-за флуктуаций) ввел некую силу "непрерывное чудо", которая препятствовала такому падению. Позднее, когда Эйнштейн формулировал ОТО (которая совсем недавно было дополнительно подтверждена открытием гравитационных волн), для решения космологических проблем ввел свое чудо в виде космологической постоянной (в результате уравнения описывали намного точнее, но от значения этой константы звисело поведение Вселенной на очень длительном промежутке времени), и которое уже определяли численно в конце XX века. Интересно, каким станет следующее чудо?

В книге хорошо показано, как решалась проблема стационарной и динамической Вселенной (определение и доказательство факта её расширения). Что это было не просто пара уравнений (Эйнштейн и Фридман) и наблюдение (Хаббл), а что в течение десятка лет многие ученые перемалывали проблему с переменным успехом и добыванием новых фактов, и в конце концов только Хабблу удалось убедить научное собщество (хотя хаббловую константу до него посчитали с разной оценкой минимум пять раз).

В процессе попялурно излагаются основы космологии, а также тот факт, что яркость ночного неба позволяет не только утверждать о том, что был Большой взрыв (как событие, приведшее к появлению звезд и галактик), но и определить время, когда он произошел.


суббота, 20 февраля 2016 г.

Cymatics

Обычно мы воспринимаем звуки слухом, а сама волна представлена в виде одномерной функции. Художнику Linden Gledhill с помощью воды и неоновых стробоскопов получилось изменить это представление, когда он попробовал увидеть звук. То, что у него получилось, показано ниже.

Звук представляет собой волну, а стробоскопы в состоянии "фотографировать" состояние волны с определенной частотой. Соответственно, из ряда фотографий фронтов волны можно собрать объемное изображение распространения звука. Для этого резервуар с водой ставится на акустическую колонку, разделенный с ней тонкой мембраной. Колонка способна через усилитель по программно генерируемому сигналу с компьютера создавать звук и возмущать воду. В процессе звук выходит из колонки и все это фотографируется сверху.

Ссылка на галерею.

Описание на Dailymail.