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.

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.

Давайте следующий вопрос на ту же тему...

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

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!

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

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.

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.

Не пугайтесь, следующие вопросики будут полегче)

Сегодня впервые на меня воздействовали 1.5 Теслы магнитного поля.

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

Так можно представить себе магнитные моменты (спины) протонов во внешнем магнитном поле и в его отсутствии

Стекло аморфное или нет?

Как и многие люди, я думал, что стекло - это аморфное состояние материала. Но на счёт этого всё ещё ведутся споры. А так как я изучал физику твердого тела, нам рассказывали, что у стекла есть предпосылки не быть аморфным материалом. Сейчас поясню.

Что такое аморфное состояние? Это состояние вещества, где есть ближний порядок расположения атомов, т.е. одинаковое расстояние между атомами наблюдается только вблизи одного конкретного атома. Проще говоря, атомы расположены хаотично и расстояние между ними неодинаково, нет закономерностей их расположения во всем материале. По сути это жидкость, только твердая.

В твердом теле характерно закономерное расположение атомов во всем материале, окружение атома транслируется на дальние расстояния, есть периодичность их расположения в определенном порядке, что и называется кристаллической решеткой. То есть у атома есть определенные соседи, и такие атомы с такими соседями периодически повторяются. Это называется дальний порядок и твердые тела - единственные представители дальнего порядка.

Что такое стекло? Стекло это тоже представитель ближнего порядка, но у него есть отличие от аморфного тела.
Для начала поймём, как получается аморфное тело. Как мы уже сказали это по своей сути жидкость, только твердая. Вот и получается она из жидкости, которую надо охладить очень быстро, так, чтобы не успел образоваться дальний порядок, или кристаллы. То есть мы как бы фиксируем жидкое состояние но уже в твердом теле, быстрым охлаждением расплава. Стекло получается также быстрым охлаждением расплавленного песка.

Аморфными часто бывают металлы, как раз когда расплав, например, льется и очень быстро охлаждается. Но у аморфных веществ есть одна особенность - при нагревании они склонны образовывать дальний порядок и переходить в твердое состояние, т.е. кристаллизоваться. Оно и не удивительно, ведь аморфное состояние - метастабильное, и оно не обладает минимальной энергией. А так как все в природе стремится к минимуму энергии, аморфные тела при низкой температуре хотят быть твёрдыми, как и суждено по логике вещей. И поэтому, стоит их немного подогреть, придав подвижности атомам, они сразу же захотят упорядочиться и выстроиться в кристаллическую решетку и забыть о том нестабильном состоянии в которое мы их искусственно вогнали. Это называется процесс кристаллизации аморфных тел. Причем этот процесс необратим, при охлаждении кристаллизовавшееся аморфное вещество останется кристаллическом состоянии.

Стекла обладают несколько другими свойствами. Для стекол наличие ближнего порядка не является нестабильным состоянием, к тому же стекла - это как правило молекулярные вещества с определенными химическими связями, и там атомы не совсем могут двигаться как захотят. Поэтому в таком состоянии им пребывать не так уж и не нравится. Исходя из этого, при нагревании стекол не происходит их кристаллизации и образования дальнего порядка как в аморфных телах. Стекла становятся более текучими при нагревании, а при возврате температуры обратно - снова становятся вязкими и твердыми, но ближний порядок сохраняется. То есть нагрев-охлаждение стекол - обратимый процесс, можно сколько угодно туда-сюда нагревать, а стекло будет сохранять свое состояние, меняя лишь свою вязкость что говорит о том, что данное состояние для них является почти стабильным.

Яркими примерами веществ, находящихся в состоянии стекла, помимо самих стекол из песка, являются различные полимеры. Они высокомолекулярные, обладают ближним порядком и становятся текучими при нагревании.

Ставь свою реакцию, если понравился пост и ты узнал что-то новое, чего не знал раньше. А я уверен, что об этих различиях стекол и аморфных тел знают далеко не многие.