Отвлечемся немного от ядерной физики. Мы тут на днях с ученицей решали задачку о давлении газов и жидкостей. Совсем простенькую, что-то типа объяснения работы фонтанчика. И тут опять у меня возникла аналогия. У кого-то из вас была или есть гейзерная кофеварка? Так вот принцип ее работы удивительно простой и эффективный.
Суть в том, что она состоит из двух резервуаров, в один из которых наливается вода, в чашу с трубкой насыпается кофе. Вода, нагреваясь, превращается в пар, который давит на оставшуюся воду и выталкивает ее через трубку и насыпанный в чашу кофе в верхний сосуд. Гениально и просто. Конечно, давление совсем не то, что в машине для эспрессо, но кофе получается лучше, чем в турке.
Никто не задумывается о физических явлениях в быту, а у меня это уже профдеформация. Может и вам будет интересно задуматься о работе простых вещей.
Пока собираюсь с мыслями для серьезных постов, буду писать что-то подобное и простенькое, чтобы и вам скучно не было.
Суть в том, что она состоит из двух резервуаров, в один из которых наливается вода, в чашу с трубкой насыпается кофе. Вода, нагреваясь, превращается в пар, который давит на оставшуюся воду и выталкивает ее через трубку и насыпанный в чашу кофе в верхний сосуд. Гениально и просто. Конечно, давление совсем не то, что в машине для эспрессо, но кофе получается лучше, чем в турке.
Никто не задумывается о физических явлениях в быту, а у меня это уже профдеформация. Может и вам будет интересно задуматься о работе простых вещей.
Пока собираюсь с мыслями для серьезных постов, буду писать что-то подобное и простенькое, чтобы и вам скучно не было.
❤16
Заметил, кстати, такую вещь, что у многих детей, сдающих ОГЭ по математике, возникают большие трудности в решении первых пяти задач. Если кто не в курсе, несколько лет назад в экзамен добавили задачи прикладного содержания, для решения которых нужно применить математические знания. Ну например, узнать, сколько нужно метров ткани, чтобы сшить зонт или посчитать длину металлических прутьев, из которых нужно сделать теплицу, ну или выбрать самый выгодный тариф мобильной связи. Если кому интересно, можете посмотреть.
Так вот, похоже, что даже если ребенок прекрасно знает все формулы и умеет решать уравнения или геометрические задачи, в которых есть круг, треугольник, квадрат, а не зонт, теплица или участок, перенести эти знания на реальные предметы ему очень сложно.
Почему так происходит? Этот вопрос я оставлю вам, подумайте на досуге.
А я думаю, хорошо, что ввели эти задачи, потому что это первый шаг к применению знаний в реальной жизни. Ведь немногие из вас, как оказалось, задумываются о том, как устроены обычные предметы, и не все понимают, как посчитать разные вещи, когда возникает потребность.
Буду показывать, где вам поможет физика и математика.
Так вот, похоже, что даже если ребенок прекрасно знает все формулы и умеет решать уравнения или геометрические задачи, в которых есть круг, треугольник, квадрат, а не зонт, теплица или участок, перенести эти знания на реальные предметы ему очень сложно.
Почему так происходит? Этот вопрос я оставлю вам, подумайте на досуге.
А я думаю, хорошо, что ввели эти задачи, потому что это первый шаг к применению знаний в реальной жизни. Ведь немногие из вас, как оказалось, задумываются о том, как устроены обычные предметы, и не все понимают, как посчитать разные вещи, когда возникает потребность.
Буду показывать, где вам поможет физика и математика.
❤11
У вас есть закрытый стакан с горячей жидкостью и кусок льда. Куда нужно поместить лёд, чтобы жидкость в стакане остыла быстрее?
Anonymous Quiz
59%
Положить сверху на стакан
41%
Поставить стакан на лёд
❤6
Это нормально, что вы что-то не знаете, не можете что-то посчитать или принять правильное решение. До тех пор, пока вы не станете заявлять, что вы в этом профи. К сожалению, не все профи знают теорию в своей работе. Вот, например, вы знали, что много электриков не знает закона Ома? Когда я делал ремонт и столкнулся с этой информацией, был в шоке если честно.
❤4
Итак правильный ответ на вопрос, куда положить лёд - сверху стакана.
При нагреве жидкость расширяется, уменьшает свою плотность и более горячие слои выталкиваются силой Архимеда наверх, и жидкость поднимается, также как и горячий воздух.
Если лёд будет лежать сверху, поднимающаяся нагретая жидкость будет тут же охлаждаться и снова опускаться вниз, заменяя собой более нагретую. И так слой за слоем нагретая жидкость будет охлаждаться. Также как охлаждается воздух от батареи, прошедший возле окна. Движение слоев среды с разной температурой называется конвекцией.
Если же положить лёд снизу стакана, то нижняя часть жидкости будет охлаждаться только за счёт теплопроводности, что в случае с жидкостями не самый быстрый процесс. А процесс конвекции (более быстрая теплопередача) идти не будет, т.к. поднимающаяся нагретая жидкость не будет охлаждаться наверху и спускаться в нижние слои. Она так и будет оставаться горячей сверху.
При нагреве жидкость расширяется, уменьшает свою плотность и более горячие слои выталкиваются силой Архимеда наверх, и жидкость поднимается, также как и горячий воздух.
Если лёд будет лежать сверху, поднимающаяся нагретая жидкость будет тут же охлаждаться и снова опускаться вниз, заменяя собой более нагретую. И так слой за слоем нагретая жидкость будет охлаждаться. Также как охлаждается воздух от батареи, прошедший возле окна. Движение слоев среды с разной температурой называется конвекцией.
Если же положить лёд снизу стакана, то нижняя часть жидкости будет охлаждаться только за счёт теплопроводности, что в случае с жидкостями не самый быстрый процесс. А процесс конвекции (более быстрая теплопередача) идти не будет, т.к. поднимающаяся нагретая жидкость не будет охлаждаться наверху и спускаться в нижние слои. Она так и будет оставаться горячей сверху.
❤13
У вас в стакане наполовину налит кипяток. Как эффективнее охладить его, долив туда холодную воду, если у вас есть 5 минут времени?
Anonymous Quiz
27%
Долить холодной воды сразу, а затем подождать 5 минут
73%
Подождать 5 минут, а затем долить холодной воды
❤9
И правильный ответ - конечно сначала надо подождать 5 минут, а затем долить холодную воду.
Дело в том, что вещества охлаждаются тем быстрее, чем больше разница температур между ними. Когда мы имеем кипяток в стакане и комнатную температуру воздуха снаружи, скорость охлаждения кипятка в это время максимальна. За 5 минут она охладится на максимальное количество градусов, а после этого доливаем холодную воду и остужаем ещё сильнее.
Если долить ее сразу, мы сильно охладим кипяток и получим воду какой-то средней температуры, и разница температур с окружающей средой будет меньше, а значит будет и меньше скорость дальшейшего охлаждения в течение 5 минут. То есть после долива за это время почти ничего не произойдёт и наше ожидание будет бесполезным.
Но я не проверял, если честно. Похоже, надо проверить
Дело в том, что вещества охлаждаются тем быстрее, чем больше разница температур между ними. Когда мы имеем кипяток в стакане и комнатную температуру воздуха снаружи, скорость охлаждения кипятка в это время максимальна. За 5 минут она охладится на максимальное количество градусов, а после этого доливаем холодную воду и остужаем ещё сильнее.
Если долить ее сразу, мы сильно охладим кипяток и получим воду какой-то средней температуры, и разница температур с окружающей средой будет меньше, а значит будет и меньше скорость дальшейшего охлаждения в течение 5 минут. То есть после долива за это время почти ничего не произойдёт и наше ожидание будет бесполезным.
Но я не проверял, если честно. Похоже, надо проверить
❤8
Я не могу не поделиться с вами уравнением поверхности, вид которой больше всего напоминает сердце. Эта задумка видимо принадлежит математику с фамилией Taubin и называется Taubin heart surface. Самая простая кривая в форме сердца - кардиоида, но она не так похожа на сердце как поверхность Тобина. Всех с праздником!
❤10
Апокалиптично выглядит не правда ли? Прям как фотографии с крайнего севера.
Это испытания на трещиностойкость металла при температуре минус 60 градусов. Образец со сделанным надрезом ставится на две опоры, а посередине прям над надрезом прикладывается нагрузка. Так трещина раскрывается, это называется трехточечный изгиб.
Так мы проверяем, насколько материал склонен к быстрому распространению трещины, а низкие температуры имитируют условия работы в холодных местах земли. Ведь известно, что с понижением температуры металлы становятся более хрупкими.
Кстати, первое фото с испытаний сегодня, а второе - с октября. Мне кажется, сегодня инея поменьше, видимо воздух в помещении суше, чем осенью, ведь иней - это сконденсировавшаяся влага из воздуха при охлаждении.
Это испытания на трещиностойкость металла при температуре минус 60 градусов. Образец со сделанным надрезом ставится на две опоры, а посередине прям над надрезом прикладывается нагрузка. Так трещина раскрывается, это называется трехточечный изгиб.
Так мы проверяем, насколько материал склонен к быстрому распространению трещины, а низкие температуры имитируют условия работы в холодных местах земли. Ведь известно, что с понижением температуры металлы становятся более хрупкими.
Кстати, первое фото с испытаний сегодня, а второе - с октября. Мне кажется, сегодня инея поменьше, видимо воздух в помещении суше, чем осенью, ведь иней - это сконденсировавшаяся влага из воздуха при охлаждении.
❤9🍾2
Зачем пить йод при радиации?
Не знаю как сейчас, но недавно все были озабочены различными развитиями событий, при которых может наступить радиационная катастрофа.
Человечество, пока пыталось обуздать атом, набило кучу шишек и загубило много жизней. Если не считать испытания оружия, то при попытке мирного использования ядерной энергии в мире произошли три крупных аварии на АЭС, о которых я как-нибудь тоже расскажу.
Давайте посмотрим как связаны таблетки йода, которые советуют принимать при радиационных авариях с самими авариями.
Раньше здесь я уже писал, что при делении урана-235, используемого как топливо в реакторе, образуется два осколка. Это могут быть любые осколки, подходящие по массе, но чаще всего это элементы из диапазонов 85-100 и 130-145 атомных масс.
Одним из таких осколков может быть йод-131, радиоактивный изотоп, недолго живущий, но достаточно, чтобы попасть в организм и успеть его повредить. Все эти изотопы, в том числе и йод-131, если вылетели из активной зоны во все стороны (как это было в Чернобыле), то с помощью ветра легко попадают в дыхательные пути человека. И если ксенон, криптон и другие тяжёлые элементы наш организм не очень охотно рвется накапливать, то есть у нас один орган, который имеет сильное пристрастие к йоду.
Я, конечно, говорю о щитовидной железе. Этот орган специально предназначен служить хранилищем йода. Он вырабатывает йодсодержащие гормоны, которые выполняют в организме важные функции, например, регулируют обмен веществ.
И если человек испытывает хоть какой-то дефицит йода в организме и хранилище щитовидки не полностью заполнено, она будет очень активно поглощать приходящий извне йод. И ей без разницы, какой это изотоп, стабильный йод-127 или радиоактивный йод-131. Если есть выброс йода-131, он будет вероятнее всего поглощён щитовидкой, т.к. большой процент населения земли не получает йод в достаточных количествах и имеет его дефицит.
А когда уже случилось то, что случилось, вы вряд-ли будете сдавать анализы и проверять, достаточно ли у вас йода в организме. Поэтому принято сразу пить йодсодержащие таблетки, чтобы быстро восполнить дефицит йода, и ваша щитовидная железа не начала забирать извне его радиоактивный двойник.
Все достаточно просто и эффективно работает, и, наверное, у всех есть ассоциация радиации с йодом, но мало, кто знает, почему. Надеюсь, что никому никогда не придется применять этот опыт на практике.
STOLBOV STUDY
Не знаю как сейчас, но недавно все были озабочены различными развитиями событий, при которых может наступить радиационная катастрофа.
Человечество, пока пыталось обуздать атом, набило кучу шишек и загубило много жизней. Если не считать испытания оружия, то при попытке мирного использования ядерной энергии в мире произошли три крупных аварии на АЭС, о которых я как-нибудь тоже расскажу.
Давайте посмотрим как связаны таблетки йода, которые советуют принимать при радиационных авариях с самими авариями.
Раньше здесь я уже писал, что при делении урана-235, используемого как топливо в реакторе, образуется два осколка. Это могут быть любые осколки, подходящие по массе, но чаще всего это элементы из диапазонов 85-100 и 130-145 атомных масс.
Одним из таких осколков может быть йод-131, радиоактивный изотоп, недолго живущий, но достаточно, чтобы попасть в организм и успеть его повредить. Все эти изотопы, в том числе и йод-131, если вылетели из активной зоны во все стороны (как это было в Чернобыле), то с помощью ветра легко попадают в дыхательные пути человека. И если ксенон, криптон и другие тяжёлые элементы наш организм не очень охотно рвется накапливать, то есть у нас один орган, который имеет сильное пристрастие к йоду.
Я, конечно, говорю о щитовидной железе. Этот орган специально предназначен служить хранилищем йода. Он вырабатывает йодсодержащие гормоны, которые выполняют в организме важные функции, например, регулируют обмен веществ.
И если человек испытывает хоть какой-то дефицит йода в организме и хранилище щитовидки не полностью заполнено, она будет очень активно поглощать приходящий извне йод. И ей без разницы, какой это изотоп, стабильный йод-127 или радиоактивный йод-131. Если есть выброс йода-131, он будет вероятнее всего поглощён щитовидкой, т.к. большой процент населения земли не получает йод в достаточных количествах и имеет его дефицит.
А когда уже случилось то, что случилось, вы вряд-ли будете сдавать анализы и проверять, достаточно ли у вас йода в организме. Поэтому принято сразу пить йодсодержащие таблетки, чтобы быстро восполнить дефицит йода, и ваша щитовидная железа не начала забирать извне его радиоактивный двойник.
Все достаточно просто и эффективно работает, и, наверное, у всех есть ассоциация радиации с йодом, но мало, кто знает, почему. Надеюсь, что никому никогда не придется применять этот опыт на практике.
STOLBOV STUDY
1❤24👍4
Вижу, что вам нравятся викторины, тогда держите ещё один вопрос. Эту задачку мы только что решали на занятии, она дежурная и не сложная для школьной программы.
Надо налить полную ванну вместимостью 200л. Холодная вода имеет температуру 10 градусов, а горячая 60 градусов. Сколько литров той и другой воды надо взять, чтобы смешав их получить воду температурой 40 градусов? Ответ пишите в комментарии.
❤1
Итак, для решения этой задачи нужно вспомнить формулу количества теплоты при теплопередаче.
Q=cm(t-t0), где с - удельная теплоемкость вещества (теплота, требуемая для нагрева 1кг вещества на 1 градус, для каждого вещества своя) m - масса, (t-t0) - разница температур конечного и начального состояния.
Для смешивания холодной и горячей воды надо понимать, что горячая вода отдает тепло, а холодная это же количество тепла принимает. Поэтому в идеале, когда жидкости разные, надо решать уравнение теплового баланса: c1m1(t-t1)=c2m2(t-t2). Но, конечно, это сложно тем, кто не в теме. Да и надо ли?
Проще это можно сделать, когда жидкость одна и та же, как в нашем случае - вода. Нужно просто приравнять произведения массы взятой воды на разницы температур. В нашем случае разница температур между конечной и холодной водой будет 40-10=30 градусов, а между конечной и горячей 60-40=20.
Пусть х - масса холодной воды, тогда 200-х - масса горячей (всего же 200 литров, больше никакой воды нет, а один литр воды весит 1 кг).
Тогда х*30=(200-х)*20
Ну тут надо решить попробовать самим, а вы думали ванну легко себе сделать что-ли?
В итоге холодной воды надо 80 литров, ну а горячей, соответственно 120.
Сложно с непривычки, поэтому все просто трогают воду рукой, хотя школьники эти формулы хорошо знают. Пригодится это только когда нужны точные температуры смешиваемых веществ. Ну, например, надо вам ребенку маленькому еду развести жидкую определённой температуры. Да и мало ли, что может в жизни пригодится. Сразу так и не придумаешь.
Q=cm(t-t0), где с - удельная теплоемкость вещества (теплота, требуемая для нагрева 1кг вещества на 1 градус, для каждого вещества своя) m - масса, (t-t0) - разница температур конечного и начального состояния.
Для смешивания холодной и горячей воды надо понимать, что горячая вода отдает тепло, а холодная это же количество тепла принимает. Поэтому в идеале, когда жидкости разные, надо решать уравнение теплового баланса: c1m1(t-t1)=c2m2(t-t2). Но, конечно, это сложно тем, кто не в теме. Да и надо ли?
Проще это можно сделать, когда жидкость одна и та же, как в нашем случае - вода. Нужно просто приравнять произведения массы взятой воды на разницы температур. В нашем случае разница температур между конечной и холодной водой будет 40-10=30 градусов, а между конечной и горячей 60-40=20.
Пусть х - масса холодной воды, тогда 200-х - масса горячей (всего же 200 литров, больше никакой воды нет, а один литр воды весит 1 кг).
Тогда х*30=(200-х)*20
Ну тут надо решить попробовать самим, а вы думали ванну легко себе сделать что-ли?
В итоге холодной воды надо 80 литров, ну а горячей, соответственно 120.
Сложно с непривычки, поэтому все просто трогают воду рукой, хотя школьники эти формулы хорошо знают. Пригодится это только когда нужны точные температуры смешиваемых веществ. Ну, например, надо вам ребенку маленькому еду развести жидкую определённой температуры. Да и мало ли, что может в жизни пригодится. Сразу так и не придумаешь.
🗿2🆒2❤1
Не пугайтесь, следующие вопросики будут полегче)
🆒2
Как работает МРТ?
Магнитно-резонансная томография сейчас является не таким уж редким методом диагностики в больницах, однако, достаточно дорогим. В отличие от рентгена и КТ (который по сути тоже рентген) позволяет получать достаточно точные снимки мягких тканей. Как он работает?
В основе метода лежит явление ядерного магнитного резонанса. Это когда ядра атомов излучают или поглощают электромагнитные волны во внешнем магнитном поле.
В нашем теле в магнитном резонансе участвуют в основном ядра атомов водорода, т.к. в теле содержится много воды. Ядро атома водорода состоит из одного протона (положительно заряженной частицы), у которой есть свой магнитный момент, или спин. Если грубо и на пальцах, то можно представить, как маленький протон вращается вокруг своей оси, а если заряженная частица двигается или вращается, то она создаёт свое собственное магнитное поле. Именно вращение вокруг своей оси заряженной частицы и, тем самым, создание ею магнитного поля и можно назвать спином.
Итак, все атомы водорода в нашем теле имеют собственное магнитное поле, которое при помещении нас во внешнее магнитное поле, оказывается либо сонаправленным, либо противоположно направленным ему. Причем, во втором случае его энергия будет больше.
Чтобы поймать какую-то информацию от тела делают интересную вещь. Пускают в наше тело электромагнитный импульс достаточно низкой частоты (радио диапазон). Мы знаем из курса физики, что частица, поглощая фотон (пусть даже и радиочастотный), переходит в возбужденное состояние с более высокой энергией, причем частота поглощенного фотона должна строго соответствовать напряжённости внешнего магнитного поля. Это соответствие частот и является тем самым резонансом, фигурирующим в названии методики. А переход в состояние с более высокой энергией, в том числе, может означать разворот магнитного момента.
Далее происходит обратный переход атомов водорода из возбужденного состояния в стабильное (релаксация). И снова мы знаем из курса физики, что такой переход сопровождается выделением энергии. Эта энергия и регистрируется датчиками, и она даёт нам информацию о нашем теле. Каждый атом водорода, находящийся в конкретном месте даёт о себе знать и мы видим картинку.
Но здесь стоит отметить, что такое высокое и детализированное разрешение картинки происходит благодаря тому, что атомы водорода в разных тканях нашего тела находятся с разным окружением и имеют различную прочность связей. Так, например, в молекулах жировых тканей связи более прочные, а в воде сравнительно слабые. А при ядерном магнитном резонансе скорость релаксации ядер из возбужденного состояния зависит от прочности связей. Сильно связанные протоны выделяют энергию намного быстрее, чем протоны со слабой связью. Каждая ткань выделяет энергию с различной скоростью, и именно поэтому МРТ имеет такое хорошее контрастное разрешение.
Подытожим. МРТ основано на взаимодействии атомов водорода с внешним магнитным полем. Дополнительные электромагнитные импульсы, посылаемые в наше тело в совокупности с внешним магнитным полем возбуждают ядра наших атомов водорода, которые при релаксации испускают энергию, которую мы фиксируем как информацию о теле, причем в разных тканях с разной скоростью, и получаем контрастную картинку. Кстати, чтобы проникнуть на разную глубину тела, применяют магнитное поле переменной напряжённости.
Думаю, вы почувствовали, что самым простым языком объяснить этот метод сложно. Нужно знать основные законы физики. А метод сам по себе сложный, и от этого, дорогой. Но результат его в диагностике несравнимый с остальными методами. А самое главное, как вы уже поняли, это безвредно.
STOLBOV STUDY
Магнитно-резонансная томография сейчас является не таким уж редким методом диагностики в больницах, однако, достаточно дорогим. В отличие от рентгена и КТ (который по сути тоже рентген) позволяет получать достаточно точные снимки мягких тканей. Как он работает?
В основе метода лежит явление ядерного магнитного резонанса. Это когда ядра атомов излучают или поглощают электромагнитные волны во внешнем магнитном поле.
В нашем теле в магнитном резонансе участвуют в основном ядра атомов водорода, т.к. в теле содержится много воды. Ядро атома водорода состоит из одного протона (положительно заряженной частицы), у которой есть свой магнитный момент, или спин. Если грубо и на пальцах, то можно представить, как маленький протон вращается вокруг своей оси, а если заряженная частица двигается или вращается, то она создаёт свое собственное магнитное поле. Именно вращение вокруг своей оси заряженной частицы и, тем самым, создание ею магнитного поля и можно назвать спином.
Итак, все атомы водорода в нашем теле имеют собственное магнитное поле, которое при помещении нас во внешнее магнитное поле, оказывается либо сонаправленным, либо противоположно направленным ему. Причем, во втором случае его энергия будет больше.
Чтобы поймать какую-то информацию от тела делают интересную вещь. Пускают в наше тело электромагнитный импульс достаточно низкой частоты (радио диапазон). Мы знаем из курса физики, что частица, поглощая фотон (пусть даже и радиочастотный), переходит в возбужденное состояние с более высокой энергией, причем частота поглощенного фотона должна строго соответствовать напряжённости внешнего магнитного поля. Это соответствие частот и является тем самым резонансом, фигурирующим в названии методики. А переход в состояние с более высокой энергией, в том числе, может означать разворот магнитного момента.
Далее происходит обратный переход атомов водорода из возбужденного состояния в стабильное (релаксация). И снова мы знаем из курса физики, что такой переход сопровождается выделением энергии. Эта энергия и регистрируется датчиками, и она даёт нам информацию о нашем теле. Каждый атом водорода, находящийся в конкретном месте даёт о себе знать и мы видим картинку.
Но здесь стоит отметить, что такое высокое и детализированное разрешение картинки происходит благодаря тому, что атомы водорода в разных тканях нашего тела находятся с разным окружением и имеют различную прочность связей. Так, например, в молекулах жировых тканей связи более прочные, а в воде сравнительно слабые. А при ядерном магнитном резонансе скорость релаксации ядер из возбужденного состояния зависит от прочности связей. Сильно связанные протоны выделяют энергию намного быстрее, чем протоны со слабой связью. Каждая ткань выделяет энергию с различной скоростью, и именно поэтому МРТ имеет такое хорошее контрастное разрешение.
Подытожим. МРТ основано на взаимодействии атомов водорода с внешним магнитным полем. Дополнительные электромагнитные импульсы, посылаемые в наше тело в совокупности с внешним магнитным полем возбуждают ядра наших атомов водорода, которые при релаксации испускают энергию, которую мы фиксируем как информацию о теле, причем в разных тканях с разной скоростью, и получаем контрастную картинку. Кстати, чтобы проникнуть на разную глубину тела, применяют магнитное поле переменной напряжённости.
Думаю, вы почувствовали, что самым простым языком объяснить этот метод сложно. Нужно знать основные законы физики. А метод сам по себе сложный, и от этого, дорогой. Но результат его в диагностике несравнимый с остальными методами. А самое главное, как вы уже поняли, это безвредно.
STOLBOV STUDY
❤12👍1