в каком чайнике вода скорее нагреется
В каком чайнике вода скорее нагреется в новом или старом?
В каком чайнике вода скорее нагреется в новом или старом на стенках которого имеется накипь?
Зависит от того, какой чайник. Если обычный чайник, нагреваемый на плите газом или электричеством, то разумеется в новом. Слой накипи во-первых увеличивает толщину стенки, во-вторых, теплопроводность накипи значительно ниже теплопроводности металла, по этому накипь оказывает большее сопротивление передаче тепла, чем металл.
Если же речь идет об электрическом чайнике с ТЭНом внутри, то скорость нагрева от наличия накипи на стенках или дне чайника не зависит, но зависит от наличия накипи на поверхности ТЭНа. С чистым от накипи ТЭНом (новым) нагреется быстрее.
Со временем поверхность чайника изнутри покрывается известковым налетом. Поэтому ответ на этот вопрос такой: вода нагреется быстрее всего именно в новом чайнике. Так как теплопроводность из-за налет в чайнике снизится.
К тому же электроэнергии на согрев воды в электрическом чайнике потратится меньше, так что чистите чайники от накипи почаще, если хотите сэкономить на электричестве.
Рассмотрим различные аспекты Вашего вопроса.
До 95 градусов воду нагревают некоторые кофеварки. В них следует заливать кипячёную отстоянную воду. Это даёт лучшее качество натурального кофе и чая. Чай вообще даёт оптимальное содержание кофеина и танина именно при этой температуре.
Просто о сложном: все о кипении воды в чайнике, температуре и других нюансах процесса
Кипячение воды в чайнике – насущное ежедневное занятие. Однако далеко не каждый знает, от чего зависит температура закипания, сколько времени понадобится, чтобы в тех или иных условиях довести чайник до нее и каковы причины возникающих при этом различных неполадок.
Рассмотрим детально основные аспекты этого процесса: какова температура кипения воды в чайнике, от чего зависит закипание жидкости и т.д.
От чего зависит закипание в домашних и других условиях?
Кипением называется усиленное образование пара в массе и на поверхности воды.
Однако традиционное испарение вещества происходит при любых условиях. Закипание же происходит только по достижении определенных условий – температуры и внешнего давления.
Например, для воды в нормальных условиях (760 мм. рт. ст.) этот показатель равняется 100С. С другой стороны, он легко изменяется. Кроме того, на точку кипения влияют различные, растворенные в воде примеси. В большинстве случаев это соли – естественные, придающие жесткость, либо искусственно добавленные, например, пищевая поваренная.
Отметка в 100С – приведена для дистиллированной H2O в нормальных условиях. Стандартно используемая вода – из водопровода, ручья, озера, колодца и т. д. – в действительности является водным раствором различных солей. Поэтому температура ее закипания несколько выше справочного значения.
На существенных возвышенностях, ввиду падения атмосферного давления, кипение начинается раньше. Однако процесс варения – как способ приготовления пищи – не становится быстрее, а, напротив, возрастает и становится затрудненным.
Каждые 300 метров подъема от уровня моря снижают точку закипания на один градус. Альпинисты знают, что высоко в горах котелок закипает при 85-90С и даже ниже.
При скольки градусах закипает?
Независимо от типа используемого прибора в нормальных условиях вода закипает при следующих значениях температуры (в наиболее распространенных единицах измерения):
| Цельсия, 0С | Фаренгейта, 0F | Кельвина, К |
| 100 | 212 | 373,15 |
Однако следует учесть, что в различных приборах, несмотря на одинаковую точку закипания, время для достижения процесса все же различное.
Как с уменьшением давления снижается температура закипания, так с увеличением она возрастает. Этот принцип нашел практическое применение в кухонных приборах – скороварках.
Показатель кипения в них достигает рекордных для повседневных условий – 120-130С. Это позволяет ускорить процесс готовки пищи (в противоположность горной местности – когда кипит, но не варится).
За какое время?
Время закипания жидкости зависит сразу от нескольких факторов:
Обычный 2-х-литровый чайник на газовой конфорке справится с задачей в среднем за 15 минут. Стандартная электрическая модель потратит на эту процедуру примерно такой же период времени. Более совершенный электрочайник с мощной нагревательной встроенной поверхностью вскипит за 3-5 минут.
Современные водонагревательные приборы, такие как, кулеры, превращают холодную воду в кипяток мгновенно. Благодаря им чай, кофе и другой горячий напиток можно получить моментально.
Как определить, что H2O начинает кипеть?
Существует несколько способов проверить, что вода в чайнике вот-вот начнет кипеть:
Какова t пара кипящей жидкости?
Образующийся во время кипения чайника пар имеет одинаковую температуру с кипящей водой. Так как вся энергия в этом процессе направлена именно на его превращение.
Поэтому пока вся жидкость не испарится, нагрев пара останется на одинаковом с ней уровне. При этом пар может получить дополнительную энергию, а значит, и повысить температуру, но только в замкнутом пространстве, например, в скороварке.
Факты и причины
С кипячением воды иногда возникают сложности и вопросы:
Почему иногда подпрыгивает крышка?
В некоторых случаях крышка чайника подпрыгивает во время кипения в нем воды.
Причин этому бывает несколько:
Вода сразу же перестает кипеть?
Процесс кипения динамичен – требует постоянного подвода энергии для поддержки заданной температуры.
Электрический чайник не доводит влагу до кипения?
Причин того, почему электрический чайник выключается, не доводя воду до кипения, может быть несколько:
Кроме того, если используется стандартный чайник, причиной того, почему вода в нем нагревается, но никак не может закипеть, является неисправность самого электронагревательного прибора.
Заключение
Закипание воды в чайнике зависит прежде всего от атмосферного давления и наличия растворенных солей. Стандартно кипение происходит при 100С. На время закипания влияет объем, свойства материала и характеристики конструкции емкости, тип и мощность нагревательного элемента.
Перед закипанием шум затихает, а пузыри увеличиваются в размере и достигают поверхности. При этом пар, образующийся из чайника, имеет одинаковую с кипящей водой температуру.
Не кипятись! Выбираем лучший чайник с подогревом
Дороже или дешевле, мощнее или экономичнее?
Чайники с поддержанием температуры выглядят и стоят по-разному — от 2 000 до 10 000 рублей. Мы запаслись моделями из разных ценовых категорий и проверили, насколько они точны, зависит ли скорость кипячения и подогрева от мощности и так ли хороши чайники подороже.
Для эксперимента выбрали пять популярных моделей:
Ход эксперимента: секундомер, шумомер и термометр
Первым делом мы налили в каждый чайник по 1,5 литра воды (чтобы уравнять шансы, Bosch и Xiaomi вмещают полтора литра, остальные чайники — 1,7 л) и измерили время закипания. Параллельно фиксировали максимальный уровень шума. Следующий этап — измерение точности нагрева воды. Каждая модель нагревает воду до заданной температуры и поддерживает ее, поэтому мы замеряли точность нагрева, попутно отмечая особенности работы и удобство использования.
Кто быстрее и громче
Скорость закипания точно соответствует мощности чайников. Самый мощный — Bosch (2 400 Вт) вскипятил воду за 4 минуты 39 секунд. На двух последних строчках — 1800-ваттные Polaris и Xiaomi. Разница — почти минута.
Уровень шума зависит от мощности в меньшей степени, скорее от материала и конструкции. Polaris (1800 Вт) — самый тихий, но максимальный уровень шума показали Bosch (2 400 Вт), Starwind (2 200 Вт) и Xiaomi (1800 Вт). По субъективным ощущениям, все чайники шумят одинаково, заставляют громче разговаривать, но не вызывают желания вставить беруши.
Верить ли кнопкам с температурой
Все чайники из нашего эксперимента поддерживают заданную температуру. Три из пяти моделей нагревают воду до 40, 70 и 90°C градусов. Исключения — Bosch, у которого нет нагрева до 40°C, и Polaris, вместо 90°C нагревающий воду до 80°C. Отдельная история — Xiaomi: тут через приложение можно установить любую температуру.
Мы замерили точность каждого чайника, и здесь тоже без сенсаций, но все модели слегка завышают температуру. Так, Starwind точнее других выдерживает 40°C, но с ростом температуры растет и погрешность. Bosch и Kitfort — отклонения не больше 2 градусов, а Xiaomi завышает больше других.
Но если по делу, то верить чайникам можно. Заданную температуру все модели поддерживали точно, отклонение 1–2 градуса едва ли будут критичны для приготовления детского питания или заваривания улуна. Недорогие чайники сработали так же хорошо, как чайники в 2–3 раза дороже. Но особенности у дорогих моделей всё же есть.
Есть ли преимущества у дорогих чайников
Если не знать заранее, то сказать, какой чайник дороже, непросто. В эксперименте участвовали два дорогих чайника: Bosch и Polaris дороже 6 000. При этом Bosch — частично пластиковый, а чайник Polaris очень похож на Starwind. Говорите, у него есть подставка с кнопками? Так у недорого Kitfort такая же. Разница кроется в мелочах и деталях.
Bosch TWK861P4RU
Кроме того, что он самый быстрый, ни одна часть закипевшего чайника Bosch
не обжигает, не считая выходящего пара, разумеется. Даже металлическое кольцо остается теплым, но не горячим.
Polaris PWK 1777CGLD
Все модели подогревают воду и отключаются после того, как ими воспользовались (заварили чай, например) и вернули на подставку. И только Polaris
продолжает нагревать воду. Да, в нем есть защита от кипячения без воды, но если в чайнике осталось хотя бы немного воды, нагрев продолжится. Хочется пошутить: если хватило денег на Polaris, то хватит и на счет за электричество.
Kitfort КТ-621
Стильный, полностью алюминиевый Kitfort
обжигает, даже крышку надо открывать осторожно. Пластиковая кнопка не горячая, но коснуться нагретого корпуса очень просто.
Xiaomi Mi Smart Kettle
не показывает заданную температуру нагрева. Управление через приложение — это прогрессивно, но не всегда удобно. В Mi Home можно задать любую температуру нагрева, но посмотреть текущую — только в приложении. При нажатии кнопки Warm чайник нагреет воду до предыдущего значения. Например, вы обычно греете воду до 40°C, чтобы заварить детское питание, а кто-то из домашних установил 80°C. В лучшем случае это выяснится, когда чайник отключится, почти доведя воду до кипения.
Есть вопросы и к точности измерений температуры. Например, выставляем нагрев до 40°C. Приложение показывает, что вода нагрелась до 41°C, а по факту там все 43°C.
Плюс приложение работает не быстро: дойти до кухни и нажать кнопку на чайнике быстрее, чем зайти в приложение, дождаться установки связи и включить его удаленно.
Starwind SKG5213
перестает поддерживать заданную температуру. Несколько раз в режиме нагрева он отключался при достижении заданной температуры, хотя должен оставаться активным и периодически включаться для догрева воды.
А еще Starwind будет раздражать эстетов цветами подсветки, несуразным экранчиком на ручке (хотя видеть температуру воды удобно) и непонятной индикацией кнопок.
Что же выбрать
Несмотря на цифры, которые мы получили, вывод сделаем субъективный. Все участники эксперимента (коллеги, не чайники) решили, что удобство эксплуатации важнее, чем лишняя минутка при закипании или погрешность в 1–2 градуса.
— хватает аргументов не советовать никому: он самый дорогой, по удобству не лучше конкурентов, плюс есть странный баг в виде неумения отключаться автоматически после снятия с подставки.
Себе в офис мы купили бы Xiaomi и Kitfort — оба стильные и лаконичные.
Почему электрический чайник так быстро кипятит воду?
Обычно в качестве нагревательного элемента используется трубчатый электронагреватель. Благодаря которому ваш чайник так быстро нагревается.
Трубчатый электронагреватель (ТЭН) — электронагревательный прибор в виде металлической трубки, заполненной теплопроводящим электрическим изолятором. Точно по центру изолятора проходит токопроводящая нить (обычно нихромовая или фехромовая) определённого сопротивления для передачи необходимой удельной мощности на поверхность ТЭН.
Из всех элементов ТЭН-а, нихромовая нить играет самую большую роль. Благодаря своим физическим свойствам, нихромовая нить имеет свойство к почти моментальному нагреву до высоких температур.
ТЭН применяется во многих бытовых и промышленных электроприборах: чайниках, кипятильниках, стиральных машинах, водонагревательных и отопительных котлах, и т. д.
ТЭН был изобретён и запатентован 20 сентября 1859 года Джорджом Б. Симпсоном в Вашингтоне, округ Колумбия.
Если вам понравилась эта небольшая статья, милости прошу вас посетить мой телеграм-канал, в котором я рассказываю тоже много интересных вещей, связанных с окружающим нами Миром!
http://t.me/mir_vokryg
@moderator, а вы не хотите посетить телеграм канал ТС и узнать много интересных вещей?
Сам ты фехром тот еще, с Вики скопипиздил. Ферхаль правильно
а как вскипятить море?
Спасибо, очень познавательно!
«ЧТО ТАКОЕ РЕНТГЕН И ЧЕМ ОН ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ ЗИВЕРТА» или «ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИАЦИИ»
Мы уже рассказывали о том, что такое радиация в принципе (см. мою первую статью здесь же). Теперь так же коротко и очень понятным языком обсудим единицы её измерения. Надо сказать, вопрос этот не слишком сложный, но, тем не менее, иногда здесь происходит некоторая путаница.
Начнём с того, что для измерения активности радиоактивных материалов в системе СИ используется такая единица как беккерель (Бк). Фактически это дело показывает то, сколько распадов в секунду происходит в данном веществе за 1 с. Поэтому 1 Бк = 1 с^-1. То есть, речь идёт именно о процессах «внутри» радионуклида, а не об информации о «радиации вокруг» него. Внесистемная единица измерения активности – кюри (Ки). 1 Ки = 3,7 * 10^7 Бк.
Теперь непосредственно о самой радиации. Существует такое понятие как экспозиционная доза. По сути, она просто характеризует способность фотонного (гамма) излучения ионизировать окружающий воздух и представляет собой отношение суммарного заряда ионов, образованных в результате действия излучения, к массе воздуха, на который это действие оказывалось. Соответственно единица измерения экспозиционной дозы – кулон на килограмм (кл/кг). Внесистемная единица измерения – это тот самый рентген (Р). 1 Р = 2,58*10^-4 кл/кг. Мощность экспозиционной дозы измеряется в амперах на килограмм (А/кг) или в рентгенах в секунду (Р/с). На практике, впрочем, часто используют рентгены в час (Р/ч). А мощность – она и есть мощность. Её значение даёт понять, «насколько сильное» гамма-излучение присутствует в данном месте, «сколько рентген воздействует на объект за секунду или за час».
Также существует понятие поглощённой дозы. Это – величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу. Чтобы было понятно, скажем так. Если экспозиционная доза скорее характеризует само по себе излучение (только гамма), то поглощённая – показывает именно «количество» действия излучения (какого-нибудь) на что-либо, «сколько радиации здесь подействовало на объект». Формулировки, разумеется, мягко говоря, некорректные, но весьма наглядные и понятные. В системе СИ данная величина измеряется в греях (Гр). Один грей равен одному джоулю (энергии) на килограмм (вещества) (Дж/кг). Кроме того, есть несистемная единица под название «рад», равная 0,01 Гр. Фактически именно поглощённая доза является основополагающей в дозиметрии. Она показывает именно действие энергии на вещество и применима к радиоактивному излучению любого вида. В общем и целом, в большинстве случаев можно считать, что «100 рентген гамма-излучения равны 100 радам или 1 грею». То есть, в среднем, объект, помещённый в среду, в которой наблюдается мощность гамма-излучения 100 Р/ч, за час получит дозу в 1 грей. А за 2 часа, как несложно догадаться – 2 грея. Хотя на самом деле там всё будет зависеть от конкретной энергии конкретных частиц. Но в среднем – примерно как-то так.
Теперь самое интересное. Дело в том, что разные виды излучения (альфа, бета, гамма. ) по-разному воздействуют на живые организмы. Ранее мы уже отмечали, что альфа-излучение может быть гораздо опаснее, чем бета (другой вопрос, что оно должно ещё как-то «попасть в организм», а для него это сложнее). Поэтому для оценки биологического эффекта облучения организма была придумана эквивалентная доза излучения, измеряемая в зивертах (Зв). Она равна поглощённой (организмом или его частью) дозе, умноженной на так называемый взвешивающий коэффициент данного вида излучения. То есть, величину энергии, полученной организмом или его частью, просто умножают на коэффициент, который у каждого вида излучения свой. Для гамма-излучения он равен 1. Следовательно, в этом (и самом распространённом) случае эквивалентная доза (в Зв) будет численно равна поглощённой (в Гр). Есть и внесистемная единица измерения эквивалентной дозы: бэр (биологический эквивалент рентгена), который равен 0,01 Зв. Таким образом, если человек пробыл 3 часа в местности, мощность экспозиционной дозы в которой составляет 30 Р/ч, то поглощённая им доза излучения примерно такова: 3 * 30 = 90 (рад) = 0,9 (Гр), что в эквиваленте равно 90 (бэр) или 0,9 (Зв).
Для бета-частиц и рентгеновского излучения взвешивающий коэффициент также равен 1.
Для протонного принимается равным 2.
Для альфа-частиц и осколков деления атомов – 20.
Что касается нейтронного излучения, то оно сильно различается по энергии этих самых нейтронов, и здесь коэффициент может быть от 2 до 21.
Получается, что 1 час воздействия альфа-излучения на организм как бы соответствует целым 20 часам воздействия гамма-излучения.
Всё? Нет, не всё. Излучение ещё и по-разному может действовать на различные ткани и органы организма. Например, глаза могут быть более чувствительны, чем кожа. Для оценки действия излучения на конкретные «места организма» используется ещё один коэффициент, на который умножается суммарная эквивалентная доза облучения организма. Полученная величина называется эффективной дозой и измеряется в тех же единицах, что и эквивалентная. Например, для желудка и лёгких коэффициент равен 0,12, для кожи – 0,01.
Какие конкретно эквивалентные дозы излучения приводят к развитию лучевой болезни? Это тема для отдельного разговора. Если совсем вкратце, то за довольно короткий промежуток времени человек должен успеть получить дозу 100 Р = 1 рад = 1 Гр = 100 бэр = 1 Зв (для гамма-излучения). Да, да, вероятно, именно поэтому знаменитый бар в «Сталкере» был назван именно так.
Автор: Сергей Смолин.
Грандиозные планы Китая по освоению космоса
Амбициозные планы властей Китая направлены на многие сферы, среди которых не самое последнее место занимает изучение космического пространства. В ближайшие 30 лет будет запущено несколько крупных проектов, направленных на развитие космической отрасли.
О том, что китайское правительство настроено серьезно, говорит и тот факт, что только лишь на реализацию проектов по изучению возможности размещения больших структур на орбите и их особенностей в технической части, будет выделено более двух миллионов долларов. В идеале китайцы хотят добиться того, чтобы на орбите появились различные крупные объекты, делающие жизнь и работу исследователей космоса более удобной, оперативной и комфортной. Речь идет как о солнечной электростанции, так и заправках, комплексах для туристов и даже предприятиях по добыче горных пород.
Первой ласточкой космического китайского прорыва должна стать электростанция, питающаяся энергией Солнца. Если проект удастся реализовать, то к 2050 году Китай будет использовать в бытовых и промышленных целях солнечную энергию, передаваемую через станцию на орбите на земную станцию. Сейчас специалисты отдельного исследовательского центра изучают возможности передачи солнечной энергии и разрабатывают мегамощную установку, которая и станет основным устройством передачи.
Не менее важной задачей является и создание орбитального телескопа, который благодаря апертуре в десять метров сможет получать более точную информацию о космическом пространстве и различных объектах. По своим характеристикам китайский телескоп должен превзойти даже популярный космический телескоп Джеймса Уэбба, с помощью которого исследуют спутники планет и экзопланеты, удаленные от Земли на несколько сотен световых лет.
Как предполагают эксперты, для основы расширения космической станции на орбите будут использовать имеющиеся ресурсы, то есть станцию «Тяньгун», которую вполне возможно увеличить за счет новых модулей и телескопов. Впрочем, часть экспертов уверена, что амбициозность китайских властей толкнет их на более затратный и прогрессивный вариант – новую орбитальную платформу. Перед разработчиками проектов стоит вполне конкретная задача – минимизировать вес космических кораблей, сделать модули космических станций максимально эффективными при минимальных затратах.
По словам специалистов Национального фонда естественных наук Китая, сейчас настали времена, когда нужно четко понимать, что для успешной реализации проектов по изучению космоса нужны новое производство, универсальный подход, аппараты нового поколения, отвечающие современным требованиям. Все это позволит создавать оригинальную космическую инфраструктуру, делать исследовательскую сферу более надежной и удобной для специалистов. А развитие в техническом плане позволит уже решать вопрос не только о размещении исследовательских крупных объектов на орбите, но и о создании туристических комплексов, объектов производства и добычи полезных веществ, горных пород и т.д.
HUBBLE: космические неудачи
Космический телескоп «Хаббл» уже более 30 лет называют самым «зорким глазом» всех астрономов Земли. Не многие обсерватории могут похвастаться столь же мощным вкладом в науку.
Концепция орбитальной обсерватории зародилась ещё в 40х годах. Ученые поняли преимущества космического телескопа:
– На него не влияют погодные условия;
– На нем не отражаются атмосферные искажения;
– Он дает возможность вести наблюдение в инфракрасном и ультрафиолетовом спектрах.
Последний фактор особенно важен, так как именно в этих спектрах скрыто много ответов на фундаментальные вопросы науки. Земная атмосфера отражает большую часть излучения, поэтому астрономы не могли полноценно вести такие наблюдения.
Финансовая и техническая возможность доставить телескоп на орбиту появилась только спустя три десятилетия – подготовительные работы начались в 1978 году. Новый проект назвали в честь Эдвина Хаббла – ученого, подтвердившего существование других галактик и создавшего теорию о расширении Вселенной.
Хотелось бы сказать, что телескоп победоносно собрали и отправили, но… нет. Абсолютно все шло не по плану. NASA и ESA (Европейское Космическое Агентство) не вписались в изначальный бюджет более чем в 6 раз и провалили все сроки.
Подрядчики начали изготовление главного зеркала в 1979 году, но смогли завершить его только к концу 1981 года, неоднократно перенося дату окончания работ. И это только главное зеркало, а ведь оптики в телескопе предостаточно! Сотрудники NASA усомнились в компетентности специалистов этой фирмы, но потраченные миллионы не позволяли начать проект заново, с другой компанией.
Соответственно, неоднократно сдвигалась и дата запуска телескопа в космос.
В конечном итоге сотрудники NASA обозначили сроки как «неопределённые и изменяющиеся ежедневно».
Над созданием корпуса телескопа работала другая компания, но она также с треском провалилась, затянула работу на несколько месяцев и увеличила выделенные ей финансы на 30%.
Долгими стараниями телескоп был полностью готов (звук облегченного вздоха инвесторов). Запуск запланировали на октябрь 1986 года. Казалось бы, что может пойти не так?
Кроме катастрофы: крушение «Челленджера» в январе того же года унесло жизни 7 членов экипажа и на несколько лет свернуло программу «Спейс Шаттл». Именно эти шаттлы должны были доставить аппарат на орбиту. Хаббл был помещен в хранилище с искусственной атмосферой и защитой от коррозии. Каждый месяц хранения обходился NASA в 6 млн долларов.
Запуск был произведен только в апреле 1990 года, выкачав из NASA и ESA около 2,5 млрд долларов (при начальном бюджете в 400 млн долларов). А уже к 1999 году бюджет и вовсе превысил 6 млрд долларов.
«Ну теперь точно все будет хорошо!»
Все. кроме неверной формы главного зеркала. Да, именно того, которое усердно вытачивали больше двух лет. Первые же снимки, полученные с Хаббла, показали проблемы в резкости и отсутствие ожидаемого качества. Ученые провели сложнейшие расчеты и установили причину: зеркало было недостаточно сферическое по краям.
Только вдумайтесь! Отклонение от заданной формы всего на 2 микрона (в 40 раз меньше толщины волоса) чуть не поставило крест на всей космической программе. Техник, обслуживающий станок для изготовления зеркала, обнаружил зазор в линзе главного датчика-корректора и подложил под нее металлическую шайбу, чтобы линза не шаталась: «И так сойдет!»
Возвращать телескоп на Землю долго, дорого и опасно, а поменять зеркало в открытом космосе – невозможно. Несмотря на неправильную форму, зеркало было выточено и отполировано с высокой точностью, поэтому появилась возможность создать корректирующую систему: два дополнительных зеркала, которые компенсировали ошибку. Что-то вроде очков для гигантского телескопа. Установили их только спустя три года, во время первой экспедиции к телескопу Хаббл.
Друзья, спасибо, что прочитали мою статью. Надеюсь, она вам понравилась!
Эмблема модуля «Наука»
Кстати, вы заценили какая крутая в этот раз эмблема у нашей миссии?
Дизайнеру поклон и уважение. Наверняка он сам или те, кто его знают сидят на пикабу.
«ЧТО ТАКОЕ РАДИАЦИЯ» и «КАКАЯ ОНА БЫВАЕТ»
Краткая и понятная справка для самых маленьких.
В сети (и не только) иногда попадаются люди, которые не знают даже самых простых вещей про радиацию. Специально для них объясняем. Да, очень вкратце. Да, НЕ совсем научно, а, может быть, даже и НЕ совсем точно, и вообще наивно и по-детски. Но зато очень просто и ясно. А если кому-то нужно больше и правильнее – пожалуйте в Гугл.
Сначала на всякий случай напоминаем. Как известно, вещества состоят из атомов, а атомы состоят из трёх видов частиц: протонов (положительно заряженные частицы), нейтронов (нейтральные частицы), электронов (отрицательно заряженные частицы). Из протонов и нейтронов сделано ядро атома. И тех, и других называют ещё нуклонами. А электроны (которые намного меньше по массе) роятся вокруг этого ядра по специальным «орбитам» (орбиталям). Этот «рой» (облако) электронов нас сейчас не интересует. Все самые захватывающие процессы происходят в ядре.
Все эти нуклоны держатся (обычно) вместе и никуда на разлетаются. На это у них есть веские причины, называемые ядерными силами, из-за которых нуклоны притягиваются друг к другу. Строго говоря, само это явление рассматривается уже не в ядерной физике, а в физике элементарных частиц, в общем, просто поверьте, что оно есть. Помимо ядерных сил на нуклоны действуют некоторые другие силы, например, кулоновские силы отталкивания. У «обычных» стабильных изотопов притяжение нуклонов пересиливает всё остальное. И ничего интересного с такими ядрами не происходит. Однако, при некоторых условиях, например, если нейтронов получается «больше, чем нужно», или при некоторых других, могут начать происходить весьма любопытные явления. Именно это и отличает радиоактивные изотопы элементов от не радиоактивных.
Одним из таких любопытных явлений является альфа-распад. При альфа-распаде из ядра атома вылетают – кто бы мог подумать! – так называемые альфа-частицы. Они представляют собой два протона и два нейтрона (то, есть, по сути, это ядра гелия). Соответственно, в ядре остаётся меньшее число нуклонов, и данный атом становится уже атомом другого элемента. Альфа-частицы не могут улететь далеко от покинутого ядра, их пробег в воздухе составляет несколько сантиметров, а в какой-нибудь там алюминий они могут проникнуть только на доли миллиметра, не говоря уже о чём-то более плотном. Альфа-частицы притягивают к себе часть электронов из окружающей среды, чтобы стать «полноценными» атомами гелия. Соответственно, при контакте с ними соседние атомы вещества часть своих электронов теряют и становятся так называемыми ионами. Ввиду маленькой проникающей способности, альфа-излучение в подавляющем большинстве случаев не представляет опасности для человека и прочих зверюшек, так как эти частицы не способны преодолеть даже верхний омертвевший слой кожи (даже если смогут на неё попасть сквозь окружающий воздух). Однако, вещества, в которых происходит альфа-распад, могут быть чрезвычайно опасны при попадании внутрь организма. Кстати говоря, радиоактивные вещества, попав в организм, могут весьма и весьма надолго там задержаться (а некоторые прям очень надолго), то есть, воздействие получится не только гораздо более сильным, но ещё и долгим (и вот это уже относится к изотопам с любым видам распада, а не только с альфа). Именно поэтому при нахождении в некоторых опасных зонах следует пользоваться защитной одеждой и противогазом.
Второе интересное явление, касающееся предмета нашего рассмотрения – бета-распад. Здесь процесс немного более сложный. Существует такая вещь как слабое взаимодействие (тут опять физика элементарных частиц). И вот это взаимодействие при бета-распаде превращает один из нейтронов атома в протон (или наоборот). При этом, в соответствии с определёнными законами, в ядре также «образуются» две частицы. В зависимости от вида бета-распада (отрицательный или положительный), это могут быть либо электрон и антинейтрино, либо позитрон и нейтрино. «Нейтрины» оставим в покое, нам они сейчас не нужны. А вот такие вылетающие из ядер электроны/позитроны – это и есть бета-частицы. Они способны ионизировать чьи-либо атомы, вызывать химические реакции и вообще делать всякие разные вещи. Их проникающая способность – на порядок больше, чем у альфа-частиц. Пробег в воздухе может исчисляться метрами. Эти малыши вполне способны проникать в кожу человека. Вещества с бета-распадом так же очень опасны при попадании вовнутрь (хотя действие бета-частиц на организм всё-таки намного слабее, чем альфа).
Нейтронное излучение. Как несложно догадаться, это поток нейтронов. Фактически наблюдается не «само по себе», а только при ядерных реакциях (в реакторах или при тех самых ядерных взрывах). Вылетающие нейтроны различаются по своей энергии. В отличие от вышеперечисленных частиц, нейтроны взаимодействуют только с ядрами атомов и лучше поглощаются не тяжёлыми (плотными), а лёгкими атомами, скажем, бором. Так называемые «быстрые» нейтроны (с более высокой энергией) поглощаются вообще плохо, однако, могут быть «замедленны» с помощью, к примеру, водородосодержащих материалов (той же воды). Нейтроны могут «цепляться» к ядрам окружающих веществ, в результате чего эти ядра становятся радиоактивными и начинают сами испускать те или иные частицы (наведённая радиоактивность).
Существует также экзотическое протонное излучение и некоторые другие, но их рассмотрение уже выходит за рамки этого разговора.