Два небольших шарика с одинаковыми 40 нкл надеты на вертикальную диэлектрическую спицу. нижний шарик закреплён, а верхний может без трения скользить по спице. его удерживают над нижним шариком на расстоянии 8 см. на какое миниматьное расстояние приблизится верхний шарик к нижнему, если его отпустить. масса верхнего шарика 2 г. (ответ: 9,2 мм)
вначале общая площадь капель была равна S1 = 4 π r² n, где n - количество капель
после соединения в одну большую: S2 = 4 π R²
при площади S1 капли обладали энергией поверхностного натяжения Uпов1 = σ S1 = 4 π r² n σ
при площади S2 Uпов2 = 4 π R² σ
учтем, что суммарный объем капель не изменяется. объем до соединения: V1 = (4/3) π r³ n. после соединения: V2 = (4/3) π R³
значит, справедливо равенство: r³ n = R³ и тогда радиус "большой" капли равен R = r ³√n
все известно, выражаем выделившееся количество теплоты:
Q = 4 π σ r² (n - n^(2/3))
Исключительно конденсацией.
Дождь и снег.
В воздухе всегда имеется водяной пар, испарившийся с поверхности всех водоемов Земли. И в воздухе всегда есть мельчайшие пылинки. В процессе переноса воздуха и изменения температуры, вода конденсируется на этих пылинках, сталкиваясь между собой образует крупные капли, которые сила притяжения уносит из облаков на землю. Это дождь.
Точно так же образуется снег, только температура в облаке настолько низкая, что капельки замерзают, превращаясь в снег. Из-за того, что раст снежинок происходит постепенно, снежинки растут без нарушения симметрии и именно поэтому имеют такие причудливые формы.
Роса и иней.
В каждом кубическом метре воздуха имеется определенное количество воды, но это количество не может расти бесконечно, есть максимум. Этот максимум зависит от температуры воздуха - чем больше температура, тем больше воздуха "поместится" в каждый кубометр. Теперь представьте, что есть воздух со средним содержанием воды. И вдруг температура начинает снижаться, например как по утрам осенью. Воды остается столько же, но температура снижается и приходит момент, когда воды в воздухе становится больше, чем может быть при такой температуре. Вот этот излишек конденсируется на всех доступных поверхностях и образует росу. Когда температура повышается, она снова испаряется.
Точно так же образуется иней, но при этом температура такова, что конденсировавшая вода (роса) замерзает, превращаясь в иней.