Хрупкость охлажденных предметов

Нередко свойства окружающих нас предметов воспринимаются как нечто неизменное. Например, мы привыкли, что стекло хрупкое и легко бьется, резина упругая, а медь пластичная. Однако и хрупкость, и пластичность зависят от температуры. В частности, стекло при нагревании размягчается, становится тягучим и легко поддается обработке.

Наоборот, некоторые материалы, пластичные при комнатной температуре, при охлаждении становятся хрупкими. Резина, сталь, пластмассы, живые ткани и некоторые другие материалы, охлажденные до низких температур, легко ломаются. Именно на этом явлении и основаны наиболее известные (и очень эффектные) опыты с низкими температурами. Традиционно для этих целей используются цветы и резиновые изделия, которые охлаждают в жидком азоте.

Опыт 1. Хрупкость растений (бьющиеся цветы, разбивание яблока)

Растения (в частности - цветы) при охлаждении до температуры жидкого азота становятся хрупкими и ломкими, похожими на стекло. Если вы обладаете небольшим количеством жидкого азота целесообразно использовать небольшие цветы (растения), не обладающие мясистыми частями. Тогда для охлаждения потребуется немного азота, охлаждение произойдет быстро, и можно в качестве емкости использовать пенопластовый стаканчик. В популярных "азотных шоу" иногда замораживают фрукты, но крупные объекты замерзают довольно медленно и при этом расходуются большие количества жидкого азота (вспомним, что жидкий азот имеет низкую теплоемкость и низкую теплоту парообразования - он гораздо хуже подходит для охлаждения, чем обыкновенная вода).

Нами был использован небольшой желтый цветок. После погружения в стаканчик с азотом и прекращения бурного кипения (признак того, что предмет охладился) цветок вынули и ударили им о стол. Цветок при этом издает необычный хруст, напоминающий звуки бьющегося стекла, и разлетается на осколки. Стебель и сердцевину цветка, пока они не нагрелись, можно разломить пинцетом (в крайнем случае - пальцами) и раскрошить.

Небольшое яблоко после охлаждения в жидком азоте разлетелось от удара молотка, словно стеклянное.

Смотреть Видео (15 Мб, .avi )
Смотреть Видео 2 (71 Мб, .avi )

Опыт 2. Хрупкость резины (разбивание резиновой трубки)

Резина при охлаждении твердеет и приобретает необычную хрупкость. Для опыта кусок лабораторной резиновой трубки охладили в стакане с жидким азотом. Трубка становится твердой, похожей на пластмассу. Разбить ее, однако, не совсем легко - нужен удар молотка. Застывшую резину также можно разломить пассатижами. Поэтому рекомендуем замораживать тонкую резину, вроде воздушного шара или анатомической перчатки.

Смотреть Видео (22 Мб, .avi )

Опыт 3. Хрупкость стали

В сети распространены рассказы (точнее - байки) о взломе замков и машин с помощью предварительного охлаждения их жидким азотом. Пластичная сталь при низких температурах действительно становится хрупкой (это ощутимо уже на сильном морозе), однако неудобства такого метода очевидны. Главное из них - трудность охлаждения массивных металлических предметов до достаточно низких температур.

Для опыта мы охладили большой гвоздь в стакане с азотом. После нескольких ударов молотка на куске рельсы (вместо наковальни) его удалось расколоть. Без охлаждения гвоздь просто расплющивается.

Поскольку опыт с гвоздем выглядел не очень впечатляюще, мы проделали аналогичный эксперимент с сифонным баллончиком. Для этого баллончик охладили в жидком азоте, после чего разбили его ударами молотка (берегитесь острых осколков!).

В литературе есть сведения о том, что сталь, охлажденная в жидком гелии, буквально рассыпается в порошок. К сожалению, жидкий гелий не относится к разряду доступных жидкостей.

Смотреть Видео (17 Мб, .avi )
Смотреть Видео (41 Мб, .avi )

Опыты с жидким азотом <О жидких газах (начало) ч.1a> <О жидких газах (''постоянные газы'') ч.1b> <Жидкий азот ч.1c> <Хрупкость охлажденных предметов ч.2> <Сфероидальный эффект ч.3> <Лед и пламя (сфероидальный эффект) ч.3a> <Образование тумана ч.4> <Замораживание спирта ч.5> <Ртутный молоток ч.5a> <Взрыв пластиковой бутылки с жидким азотом ч.6> <Фосфоресценция охлажденных предметов ч.7> <Горение твердого бутана ч.8> <Изменение цвета серы при охлаждении жидким азотом ч.9> <Взрыв сосуда Дьюара при наливании жидкого азота ч.10>

Опыты с жидким кислородом <Вступление. Знакомство с жидким кислородом ч.1> <Жидкий кислород и вода (капля-ракета) ч.1-1> <Сфероидальное состояние ч.1-2> <Фосфоресценция охлажденных предметов ч.1-3> <Горение лучины в жидком кислороде ч.2-1> <Горение пробки и древесного угля ч.2-2> <Ледяной фонарик ч.2-3> <Электрическая дуга без электричества или горение графита в жидком кислороде ч.2-4> <Горение железа в жидком кислороде ч.2-5> <Реактивный сухарь ч.2-6> <Горение сахара-рафинада, пропитанного кислородом ч.2-7> <Горение ваты, пропитанной жидким кислородом ч.2-8> <Немного о проведении опытов с жидким кислородом и технике безопасности ч.3> <Получение жидкого воздуха ч.4>

Пропан и бутан вместо жидкого азота <ч.1 - Сфероидальное состояние, туман, разбивание цветов>
Опыты с трубкой Фарадея (получение сжиженных газов) <Простой способ получения жидких газов ч.1> <Получение жидкого углекислого газа ч.2> <Получение жидкой закиси азота при разложении аммиачной селитры в изогнутой запаянной трубке ч.3> <Получение жидкого хлора ч.4> <Получение жидкого аммиака. Модель абсорбционного холодильника ч.5> <Опыты с жидким аммиаком ч.6>
Простой прибор для получения жидких газов <Простой прибор для получения жидких газов>
<Эксперименты с жидким азотом> [Отправить сообщение об ошибке]