Вечные муки с чашей Тантала. Научные игрушки

Подробности

Обновлено 14.06.2021 18:54

07.2011

Жара … хочется пить... очень хочется пить!!!
Слабеющей рукой вы наполняете бокал живительной влагой … больше … еще …еще чуть-чуть … Но, вдруг … О, ужас!!!
Вода начинает пропадать из бокала … минута … другая … и вот только несколько капель осталось на дне …
Еще раз … больше воды … больше …но, что это? Всё повторилось, как и в первый раз …
Кадры из фильма ужасов? Нет, жестокая реальность!

Вот он - бокал, кубок, чаша, ваза (или как-то иначе), который доставил Вам столько неудобств. Иногда такие сосуды называют кубком жадности, или кубком правосудия.

Начнем, пожалуй, с литературы.
Древнегреческий миф рассказывает о том, как сын Зевса, правитель древней Лидии Тантал был наказан богами за преступления и обречен на вечные мучения. Прикованный к стене, и стоя по горло в воде, он не мог напиться: как только он нагибался к воде, она опускалась вниз … Вечные муки Тантала!

Великий французский математик, физик и философ Рене Декарт, живший в начале 17 века, так описывает в своем трактате «Правила для руководства ума» виденную им где-то удивительную чашу: « … была устроена некогда виденная нами чаша, в центре ее возвышалась колонна, на коей была водружена статуя Тантала, как бы намеревающегося напиться: хотя налитая вода прекрасно держалась в этой чаше, пока не поднималась настолько высоко, что могла бы попасть в рот Тантала, однако лишь только она достигала губ несчастного, вся она тотчас же вытекала».

Но, чтобы не оказаться когда-либо в таком положении, давайте познакомимся с древнейшим изобретением человечества – сифоном.
Это устройство было описано еще Героном Александрийским.
А в музее Метрополитен города Нью-Йорка демонстрируется японская «чаша Тантала» - образец сифона 3000-летней давности. Все прекрасно, если она заполнена не полностью – тогда это обыкновенная чашка. Но, если пожадничать и налить жидкости много, начинается самопроизвольное опорожнение чаши! Она освобождается от жидкости прежде, чем Вы сможете это выпить!

Слово «сифон» переводится с греческого как «трубка». В наше время под сифоном понимают изогнутую трубку с коленами разной длины, по которой можно перелить жидкость из сосуда с более высоким уровнем в сосуд с более низким уровнем. Верхняя часть трубки расположена выше уровня жидкости в верхнем сосуде. Чтобы сифон начал работать, необходимо его предварительно заполнить жидкостью. Сифон позволяет выливать жидкость из сосуда без его опрокидывания.

В чем же принцип работы сифона?
Сначала вода наполняет банку, трубка еще наполнена воздухом, и вода не вытекает. Когда трубка в банке покроется водой, вода начинает вытекать через трубку. Вытекание прекратится тогда, когда уровень воды в банке понизится до самого края изогнутой трубки, и в нее попадет воздух.

Действие сифона прекращается, если в трубку проникнет воздух ( или давление столба жидкости в трубке от вершины изгиба до уровня жидкости в сосуде станет меньше атмосферного давления).

Скорость вытекания воды через трубку должна быть больше, чем скорость поступления воды в банку.

Вот как выглядит старинная игрушка, в основе которой лежит принцип действия сифона. В чаше стоит человеческая фигурка, внутри которой скрыт сифон. Короткое его колено проходит через одну из ног человечка и открывается в чашу, изгиб находится в шее, а длинное колено идет внутри другой ноги и выходит через дырку в дне чаши. Попробуй напейся!

В природе также встречаются "природные сифоны". Например, в штате Вайоминг (США) есть местная природная достопримечательность. Через каждые 20 минут происходит извержение вод из подземного источника, которое длится 18 минут. После извержения в течение 20 минут происходит наполнение внутреннего подземного водоема сточными водами с поверхности. Затем наступает переполнение сифона и новое извержение воды.

Кроме того сифоном называют прибор, представляющий собой сосуд для газированных напитков, имеющий трубку с краном, расположенном наверху ее, доходящую практически до самого дна.
Некоторые из Вас пользовались, наверное, дома сифоном для получения газированной воды.

Этот сифон представляет собой сосуд с герметически закрывающейся крышкой. Сначала сифон наполняют водой. Затем в крышку сосуда вставляют баллончик с углекислым газом, специальное устройство прокалывает пробку газового баллончика, и газ из баллончика начинает поступать в сосуд. Частично газ растворяется в жидкости, а нерастворившийся газ создает в сосуде избыточное давление ( больше атмосферного), что заставляет жидкость при открытом кране вытекать из сосуда.

В своем доме мы видим сифоны каждый день, а иногда и используем их , но уже в другом качестве.
Сифоны или водяные ( иначе гидравлические) затворы используются, например, в наших квартирах, как обязательная часть сантехнического оборудования. Они препятствуют проникновению в квартиру запахов из канализационной системы. Сифоны подключаются на выходе ванны или раковины, как дополнительное оборудование, а в унитазе роль сифона выполняет изгиб корпуса, т.е. изгиб канализационного слива в основании унитаза.

Гидравлический затвор сифона всегда должен быть заполнен водой, и именно этот слой воды не дает проникать посторонним запахам в жилое помещение.

Когда еще используется сифон?
В аквариумном деле, когда необходимо сменить воду в аквариуме, не опрокидывая его.
А наблюдали ли Вы иногда случаи, когда у незадачливого владельца машины заканчивается бензин на середине пути? Что делает шофер? Он просит у проезжающего мимо автомобилиста немного бензина … а у того только в бензобаке … Как поделиться?

Для этого нужна резиновая трубка. Трубка погружается в бензобак, где она заполняется бензином. Верхний конец трубки плотно закрывается пальцем, быстро вынимается из бочки и опускается в ведро, стоящее ниже уровня бензина в бензобаке. Заткнутый конец трубки открывается, и бензин по трубке начинает вытекать в ведро. Таким образом, получается сифон — непрерывная струя бензина, истекающая из бензобака в ведро через трубку.

Сифон "в чести" и у виноделов, где применяется для разлива вина из огромных бочек в бутылки. Большие бочки не поднять и не опрокинуть для переливания вина, а если внизу бочки сделать кран, то в бутылки попадет осадок со дна. Здесь удобнее использовать сифон.
Сифоны используют и в технике, например, в нефтяных трубопроводах, по которым самотеком движется жидкость, при пересечении ими холмов и других возвышенностей, это позволяет избежать сильного углубления труб или рытья тоннелей. Такой сифон - это большая изогнутая металлическая или бетонная труба, опущенная концами в основную трубу с нефтью по обеим сторонам холма и имеющая вверху вентиль для выкачивания скапливающегося воздуха.

Принцип сифона издавна использовали в водяных часах. С помощью такого автоматического устройства запросто можно было отмеривать равные промежутки времени.
Такой сифон - автомат легко изготовить даже самому: в донышке небольшой жестяной банки или пластиковой бутылки надо сделать отверстие и вплотную вставить в него конец резиновой или пластиковой гнущейся трубки, остальную часть трубки надо изогнуть внутри банки так, чтобы второй ее конец был почти у самого дна.
Ставим банку под струю воды, банка начинает наполняться, но как только уровень воды в банке достигнет верхней части изогнутой трубки (!!!), вода начнет вытекать через трубку, пока банка не опустеет. Затем заполнение банки водой начнется вновь, и опять полное опорожнение …и т.д. и т.п.
Сифон будет работать, как часы, если струя втекающей в банку воды будет тоньше, чем струя, вытекающая через трубку. Это надо отрегулировать.