ÏÐÀÊÒÈÊÓÌ â îòëè÷èå îò ñïîíòàííîé êîíäåíñàöèè, ýòà ãåòåðîãåííàÿ êîíäåíñàöèÿ ïðîèñõîäèò áåç ïåðåñûùåíèÿ ïàðà. Ñèñòåìà âîçäóõ ïàð êàê áû çàñòðåâàåò â òî÷êå ðîñû D. Ïîðà ñäåëàòü êîëè÷åñòâåííûå îöåíêè. Åñëè êîíöåíòðàöèÿ ÷àñòè÷åê ñàæè (èõ êîëè÷åñòâî â åäèíèöå îáúåìà) n, à ìàññîâàÿ ïëîòíîñòü ïàðà ρ ï , è åñëè âåñü âîäÿíîé ïàð ñêîíäåíñèðóåòñÿ íà ýòèõ ÷àñòè÷êàõ, òî ìàññà êàæäîé êàïåëüêè áóäåò 4 3 ρ m = πa ρ â = ï , 3 n ãäå à ðàäèóñ êàïåëüêè, ρ â ïëîòíîñòü æèäêîé âîäû. Ñëåäîâàòåëüíî, ðàäèóñ êàïåëüêè ðàâåí a= F ρ I GH 4 π ρ n 3 JK ï 13 . â Êîíå÷íî, òóò ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî âñå êàïåëüêè îäèíàêîâû. Âûøå ìû îáîçíà÷èëè ÷åðåç L óäåëüíóþ òåïëîòó èñïàðåíèÿ. Òåïåðü îöåíèì ïðèðàùåíèå òåìïåðàòóðû âîçäóõà ∆T âñëåäñòâèå êîíäåíñàöèè âñåãî ïàðà: c p ρ âîç ∆T ; ρï L , ãäå c p óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü âîçäóõà ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè, ρ âîç ïëîòíîñòü âîçäóõà, îòêóäà ρ L . ∆T ; ï c p ρ âîç Свист поезда и свет галактик ÀÁÈÒÓÐÈÅÍÒÀ b И g Èçâåñòíî, ÷òî L;2,5 ÌÄæ êã , c p ;1 êÄæ êã ⋅ Ê , 3 ρ âîç ;1 êã ì . Åñëè ïðèíÿòü, ÷òî ê âå÷åðó êîëè÷åñòâî ïàðà â âîçäóõå ñîñòàâëÿåò ρ ï ;1 ã ì 3 , à êîíöåíòðàöèÿ ÷àñòè÷åê − ñàæè îò êîñòðà ïîðÿäêà n ;1011 ì 3 , òî F 10 a;G H 4 ⋅ 3,14 ⋅ 10 −3 è ∆T ; 3 11 ⋅ 10 10 −3 I J 3K 13 ì ; 10 ⋅ 2,5 ⋅ 10 −6 ì = 1 ìêì 6 Ê = 2,5 Ê . 3 10 ⋅ 1 Ýòî óæå êîå-÷òî: òåïëî, âûäåëèâøååñÿ ïðè êîíäåíñàöèè âîäÿíîãî ïàðà íà òâåðäûõ ÷àñòè÷êàõ, ïîðîæäåííûõ êîñòðàìè, ïîçâîëÿåò íà íåñêîëüêî ãðàäóñîâ îòäàëèòüñÿ îò òî÷êè çàìåðçàíèÿ âîäû, îïàñíîé äëÿ ðàñòåíèé. Íî ïðè ÷åì çäåñü ðóññêàÿ áàíÿ? À ïðè òîì, ÷òî â íåé èìååòñÿ îòäåëåíèå, êîòîðîå ïðÿìî òàê è íàçûâàåòñÿ: ïàðíáÿ. Òàì âîäÿíîé ïàð êîíäåíñèðóåòñÿ íà òåëå êóïàëüùèêà, êîòîðîå ïðåäñòàâëÿåòñÿ î÷åíü õîëîäíîé ïîâåðõíîñòüþ â ñèëüíî íàãðåòîì âîçäóõå. Èìåííî âûäåëÿþùååñÿ òåïëî êîíäåíñàöèè è îáæèãàåò òåëî, ÷òî è äîñòàâëÿåò óäîâîëüñòâèå çíàòîêàì ýòîãî äåëà. Òàê ÷òî, ïðåáûâàÿ â áàíå, äóìàéòå î òåðìîäèíàìèêå! âðåìÿ èñòî÷íèê èçëó÷èò åùå ∆N = ν∆t âîëí. Èòîãî, ïðèåìíèê çàðåãèñòðèðóåò N + ∆N êîëåáàíèé, ÷òî ðàâíîñèëüíî ÷àñòîòå ν′ = N + ∆N ∆t = xν c + νx v xv FG H = ν 1+ v c IJ . K Ïåðåïèøåì ýòó çàâèñèìîñòü â áåçðàçìåðíîì âèäå: ν′ À.ÑÒÀÑÅÍÊÎ …всегда до ушей достигают Медленней звуки, чем то, что дает впечатления глазу. В этом нетрудно тебе убедиться: коль издали смотрим, Как дровосек топором двусторонним деревья срубает, Видим мы раньше удар, а потом уже звук раздается В наших ушах. Потому мы и молнию видим сначала, Прежде чем слышится гром… Лукреций !# ν v =1+ c . (1) Òåïåðü ïîìåíÿåì ìåñòàìè ïðèåìíèê è èñòî÷íèê çâóêà (ðèñ.1,á). Ïóñòü ïðèåìíèê çâóêà íåïîäâèæåí, à èñòî÷íèê a á x v v c c ÒÀÊ, ÓÆÅ ÄÐÅÂÍÈÅ ÔÈÇÈÊÈ-ÔÈËÎÑÎÔÛ ÇÍÀËÈ, ÷òî çâóê äâèæåòñÿ ìåäëåííåå ñâåòà, âî âñÿêîì ñëó÷àå, ÷òî ñêîðîñòü çâóêà êîíå÷íà (ò.å. îãðàíè÷åíà ïî âåëè÷èíå). Íî ÷òî ëþáîïûòíî: íè îäèí ó÷åíûé äðåâíîñòè íå îòìå÷àåò åùå îäíî ÿâëåíèå, ñâÿçàííîå ñ ðàñïðîñòðàíåíèåì âîëí, à èìåííî èçìåíåíèå âûñîòû çâóêà ïðè ïåðåìåùåíèè åãî èñòî÷íèêà îòíîñèòåëüíî ñëóøàòåëÿ.  íàøó ýïîõó ýòîò ôàêò, èçâåñòíûé êàê ýôôåêò Äîïëåðà, ðåãèñòðèðóåòñÿ è èñïîëüçóåòñÿ â ñëó÷àå íå òîëüêî çâóêîâûõ âîëí, íî è ýëåêòðîìàãíèòíûõ òîæå. Îäíàêî ðàññìîòðèì âñå ïî ïîðÿäêó: ñíà÷àëà àêóñòèêó, çàòåì îïòèêó. Ïóñòü èñòî÷íèê çâóêà íåïîäâèæåí, à ïðèåìíèê äâèæåòñÿ ê íåìó ñî ñêîðîñòüþ v (ðèñ.1,à). Åñëè â äàííûé ìîìåíò âðåìåíè ðàññòîÿíèå ìåæäó èñòî÷íèêîì è ïðèåìíèêîì õ, òî íà íåì óìåñòèëîñü áû ÷èñëî âîëí N = x λ = xν c , ãäå λ äëèíà âîëíû, èçëó÷àåìîé èñòî÷íèêîì, ν ÷àñòîòà èçëó÷åíèÿ, ñ ñêîðîñòü çâóêà. Íî ïîêà ïðèåìíèê äîáåðåòñÿ äî èñòî÷íèêà, ïðîéäåò äîïîëíèòåëüíîå âðåìÿ ∆t = x v , è çà ýòî λ λ Рис. 1 äâèæåòñÿ ê íåìó ñî ñêîðîñòüþ v. Ïðè ýòîì äëèíà âîëíû â íåïîäâèæíîì âîçäóõå óìåíüøàåòñÿ: λ′ = λ c−v c , ãäå λ äëèíà âîëíû â ñëó÷àå íåïîäâèæíîãî èñòî÷íèêà (ïðè v = 0). (Îòñþäà, âèäíî, íàïðèìåð, ÷òî ïðè v = c ïîëó÷èì λ ′ = 0 : «õâîñò» âîëíû äîãîíÿåò åå «ãîëîâó».) Òîãäà íåïîäâèæíûé ïðèåìíèê áóäåò «ñëûøàòü» çâóêîâóþ âîëíó λ ′ , êîòîðîé ñîîòâåòñòâóåò ÷àñòîòà ν′ = c c =ν . ′ λ c−v