Необыкновенная жизнь обыкновенной капли

Волынский Марк Семенович

Для второго способа смесеобразования никакой спе­циальной «кухни» не требуется. По этому способу ра­ботает двигатель немецкого инженера Рудольфа Дизе­ля— дизель (год изобретения 1897-й). Это машина- «верблюд», мощная, выносливая и экономичная, поскольку довольствуется более дешевыми фракциями нефти — керосиновыми, газойлевыми, соляровыми.

Топливо в дизеле впрыскивается непосредственно в камеру сгорания через форсунку под высоким давлени­ем подачи — около 150 кгс/см². «Кормление» происхо­дит в конце такта сжатия, когда давление над поршнем достигает 75 кгс/см². Качество распыливания обеспечи­вается высоким давлением среды и скоростью впрыска топлива. В конце такта происходит самовоспламенение и сгорание смеси.

Столетие труда и неустанной работы человеческой мысли довело

идею ДВС до совершенства и дало людям надежный и самый массовый двигатель для самых раз­ных видов транспорта.

Дождь по заказу — см. Облака.

Дробление капель — цепной процесс уменьшения размеров капель в результате их сплющивания пото­ком воздуха с последующим распадом образовавшегося диска и далее тороидального кольца на более мелкие капли.

Жидкостная экструзия — метод извлечения примеси, растворенной в жидкости. Жидкость, содержащую смесь, распыливают в другой жидкости, с ней не смеши­вающейся. С этой второй жидкостью примесь «охотнее» соединяется. Например, для извлечения альдегида из эфира его распыливают в воде, с которой он не сме­шивается: альдегид переходит из эфира в воду.

Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) — реактив­ный двигатель, работающий на жидком топливе. Уско­рение реактивной газовой струи, выходящей из сопла ЖРД, обеспечивается процессами распыливания, смесе­образования и горения первоначально жидких капель топлива и окислителя.

Змеиного яда капля — биологическое отравляющее вещество, изобретенное природой для целей охоты и за­щиты; в малых концентрациях служит очень ценным лекарственным препаратом. Змей разводят в специаль­ных серпентариях, где происходит их регулярное «дое­ние» для собирания яда. Капелька яда стоит дороже такой же капли золота.

Инверсионный (конденсационный) след — туманный след за самолетом на высотах 8—12 километров, состоя­щий из мелких водяных капелек, которые конденси­руются в струях выхлопных газов двигателя, содержа­щих водяные пары; при сгорании килограмма керосина образуется 1,2 килограмма водяного пара.

Ингалятор — см. Аэрозоль.

Инфекция капельная — инфекция, содержащая мик­робы и вирусы в капельках, особенно в выделениях из носоглотки. Каждый чихающий больной гриппом — «отравленная форсунка» с дальнобойностью до несколь­ких метров — опасен для окружающих.

Кавитация — возникновение пузырьков газа в опре­деленных зонах жидкости, где создаются условия мест­ного «микровскипания». Такие пузырьки могут рождать­ся в области быстрых течений. Там, согласно закону Бернулли, давление жидкости сильно падает, достигая уровня упругости паров. При схлопывании пузырьков обнаруживается их вредный, «колючий» норов: возника­ют мгновенные пики высоких давлений — миллионы уколов, разрушающих высокооборотные гребные винты кораблей, подводные сооружения гидроплотин и т. д.

Капельница — простейший каплеобразователь для бытовых и медицинских нужд, часто вставляется в виде миниатюрной пластиковой пробочки в горлышко пу­зырька с лекарствами — говорить вроде не о чем, он вообще не имеет устройства. Не совсем так. Вспомните попытку получить серию ровных капель в обычном пу­зырьке с узким горлышком. Вы наклонили пузырек, даже опрокинули, но капель нет. Не пускает разряже­ние между дном пузырька и жидкостью; внешнее ат­мосферное давление больше статического в жидкости пузырька. Капельница должна иметь два отдельных ка­нала: 1) для сообщения сосуда с атмосферой и устране­ния разряжения; 2) для выхода капель. Современные пластиковые капельницы компактны и технологичны, но иногда работают нечетко — воздушный микроканал рас­положен близко от основного (их нетрудно разглядеть) и может забиваться жидкостью. Кое-где сохранились «добрые старые» капельницы с притертой пробкой, имевшей два тонких канала-бороздки, они продолжа­лись на поверхности горлышка. Поворот пробки — и обе пары бороздок на пробке и горлышке совмещены, дей­ствие безотказное.

Конденсация —

переход вещества из одной фазы (па­рообразной) в другую (жидкую) в виде мелких капель; происходит, как правило, на ядрах (центрах) конденса­ции — пылинках, заряженных частицах и т. д.

Лекарственные капли. Укажем лишь самые «по­пулярные»: валериановые, капли Датского короля от кашля (употреблялись в недавнем прошлом), капли Вотчала, Зеленина, ландышевые.

Лакокрасочные покрытия. Раствор краски или дру­гого вещества распылив ают в виде мелких капелек (аэрозоля) с помощью пневмопистолета (тип пневмати­ческой форсунки), нанося слой покрытия на различные поверхности.

Медианный диаметр спектра распыливания — диа­метр капель в спектре с максимальной плотностью рас­пределения по размерам.

Милликена классические опыты по измерению массы и заряда электрона с помощью капель (счастливая на­ходка Дж. Таусенда, измерениям которого, однако, не хватило точности) в науке стали образцом виртуозной техники. Американский ученый завершил то, что на про­тяжении почти 16 лет (1897—1912) пытались сделать другие исследователи. Капли в его опытах падали через магнитное поле внутри камеры Вильсона, и их скорость определялась по формуле Стокса с учетом постоянной электрической силы. Были поставлены тончайшие пред­варительные эксперименты по испарению: капля непо­движно взвешивалась в поле, ее стремление всплыть из-за потери массы компенсировалось электрической силой — так находилась скорость испарения, нужная для точного расчета движения частиц. Длительные наб-, людения обнаружили новый эффект — скачки скорости, что могло происходить лишь в одном случае: если меняющийся заряд падающей капли принимал значения, кратные какому-то минимальному. Это минимальное, неделимое и оказалось зарядом электрона. Так опыт подтвердил «зернистое» строение зарядов, а капелька воды принесла каплю истины — константу масштабов современного естествознания. Заряд электрона в опытах Милликена оказался равным (4,77± 0,005) 10^{– 10} элек­тростатической единицы. Незначительный «довесок» в скобках «дорого стоил», он означал высочайший класс эксперимента и точность результатов, полученных ценой подвижничества и бесконечного стремления к достоверности.

Молоко, которое нам кажется единой сплошной жидкостью, является эмульсией (смесью жидкостей) и состоит из белково-жировых шариков, капель размером порядка 1 микрометра.

Молоко порошковое — продукт распыливания моло­ка в условиях вакуума; после испарения жидкости остается порошок, представляющий собой белково-жи­ровые шарики диаметром порядка 10 микрометров.

Невесомость капли. Известен классический опыт бельгийского физика и анатома Жозефа Плато по неве­сомости капли. В прозрачный сосуд с водным раствором спирта вводят каплю не смешивающегося с ним масла. Концентрацию раствора подбирают так, чтобы уравнять плотности обеих жидкостей. Тяжесть капли будет урав­новешена архимедовой силой, и она станет невесомой. Из игры трех сил на капле: веса, гидростатического давления (их равнодействующей архимедовой силы) и поверхностного натяжения — выбывают две первые. Капля любого размера повисает в жидкости правиль­ным шаром под действием силы поверхностного натяже­ния, стремящегося придать минимальную поверхность капле при заданном объеме (геометрическое свойство шара).

Сейчас возникла целая область гидродинамики неве­сомости, важная для спутников и космических аппара­тов, на борту которых всегда имеются жидкости раз­личного рода и назначения.

Неустойчивость жидких струй — явление нарастания амплитуды случайных, бесконечно малых начальных колебаний координат поверхности струи (поверхности тангенциального разрыва скоростей струи жидкости и окружающей среды).

Неустойчивость капли — явление деформации капли обтекающим потоком: сначала капля приобретает фор­му диска, переходит затем в тороидальное кольцо, ко­торое неустойчиво к начальным возмущениям своей по­верхности (см. Неустойчивость жидких струй).