Химия и Химики № 8 2013. Картезианский водолаз

Берут глазную пипетку, набирают в нее столько воды, чтобы при помещении в воду пипетка с трудом держалась на поверхности. Далее существуют варианты. Проще всего поместить пипетку в ПЭТФ-бутылку с водой и закрыть пробку. При надавливании на бутылку пипетка тонет и опускается на дно, если бутылку резко отпустить - пипетка снова всплывет. Описанную процедуру можно повторять много раз.

При надавливании на стенки бутылки давление передается через слой воды к пузырьку воздуха в пипетке. При увеличении давления объем пузырька газа уменьшается, в пипетку попадает вода. В результате масса пипетки увеличивается и она тонет. Если стенки бутылки резко отпустить, давление внутри бутылки уменьшится, воздух в пипетке расширится и вытеснит часть воды. В результате пипетка станет легче и всплывет.

Описанный опыт называется "Картезианский водолаз" - по имени французского ученого 17 века Рене Декарта (по латыни - Renatus Cartesius - Картезий). Рене Декарт запомнился своими работами в области физики, математики и физиологии.

Для начала нужно было найти глазную пипетку, но в лаборатории таковых не оказалось. Пробовал приспособить резиновую грушу с металлическим грузом, но груша не пролазила в горлышко бутылки или мерного цилиндра . Тогда попробовал несколько разных вариантов - ни один не подошел: либо не получалось вообще, либо страдал эстетизм.

Примерно через полчаса я обнаружил (как всегда - под самым носом) несколько капельниц - сосудов, которые удобны, когда нужно добавить несколько капель того или иного реактива (чаще всего - для проведения качественных реакций). В одном из вариантов капельница состоит из небольшой склянки и аналога глазной пипетки. Был как раз тот вариант.

В первом опыте вместо бутылки взял высокий мерный цилиндр на 1 л. Сначала набрал в пипетку такое количество воды, чтобы она еле плавала, потом поместил ее в цилиндр с водой. Но как поднять в цилиндре давление: стеклянные стенки ведь не сожмешь? Очень просто: к отверстию цилиндра я плотно прижал губы и дунул. Давление внутри чуть поднялось и пипетка опустилась на дно.

Когда я убрал губы, пипетка не всплыла - она так и осталась на дне. Дело в том, что на дне цилиндра давление выше, чем у поверхности - поскольку к атмосферному давлению добавляется гидростатическое давление столбика воды, которое не дает воздуху расшириться, а пипетке всплыть после того, как внешнее избыточное давление было снято.

Чтобы пипетка всплыла, нужно было снова прислонить губы к отверстию цилиндра и втянуть в себя воздух - при этом атмосферное давление над столбиком воды уменьшается и воздух в пипетке расширяется. Опыт можно повторять много раз.

Смотреть Видео (45 Мб, .avi )