Текст книги "Четыре дамы и молодой человек в вакууме. Нестандартные задачи обо всем на свете"

Объясните это явление. Можно ли разорвать бочку с помощью стакана воды?

Электроны спешат на работу

Петя и Вася заспорили, за какое время электроны, находящиеся в проводе непосредственно около выключателя, попадают в электрическую лампочку на потолке, когда зажигают свет. Вася был уверен, что за ничтожные доли секунды, а Петя утверждал, что за гораздо большее время. Чтобы понять, кто из них прав, нужно ответить на вопрос, с какой примерно скоростью происходит направленное движение электронов в проводе:

а) 0,1 мм/с;

б) 330 м/с;

в) 100 км/с;

г) 300 000 км/с.

Дошли до лампочки

1. В первый день каникул, от нечего делать, Вася измерил сопротивление электрической лампочки при помощи тестера (небольшого прибора, который совмещает в себе функции амперметра, вольтметра и омметра; его можно использовать в домашних условиях) и получил значение 50 Ом. «Сейчас я тебя проверю, – сказал Петя. – На лампочке написано: 60 Вт, 220 В. Из этих данных легко рассчитать ее сопротивление без всякого прибора. Ну вот, у меня получилось совсем другое. Значит, одно из двух: или ты не умеешь пользоваться тестером, или прибор неисправен».

Какое значение сопротивления получилось у Пети (ошибок в расчетах он не сделал)? Какое из предположений Пети вы считаете правильным? А может быть, вы предложите другую причину расхождения?

2. На следующий день Петя стал объяснять Васе, как чаще всего перегорают лампочки. Поверхность вольфрамовой спирали лампочки не идеально ровная и гладкая. Где-то она чуть тоньше, где-то на ней есть бороздки, ямки и царапины, пусть и микроскопические. Дальше в дело вмешиваются простые законы электротехники: там, где спираль стала чуть тоньше, ее электрическое сопротивление увеличивается. Мощность (Р), выделяющаяся при прохождении тока через проводник, прямо пропорциональна сопротивлению (R): P = I²R, где I – сила тока. Поэтому более тонкие места спирали нагреваются до более высокой температуры, чем соседние участки, и, следовательно, они начинают «худеть» еще быстрее. Как известно, «где тонко, там и рвется»: когда температура какого-то участка спирали достигает температуры плавления вольфрама, этот участок оплавляется, капля металла вбирает в себя вещество с соседних участков, и очень скоро в этом месте спираль перегорает. Иногда такие наплывы бывают настолько заметными, что их можно увидеть и невооруженным глазом.

Вася внимательно слушал, а потом задал вопрос, поставивший Петю в тупик. Он сказал, что в соответствии с законом Ома зависимость мощности от сопротивления можно ведь записать и иначе: P = U²/R, и тогда мощность, а следовательно, и нагрев будут не прямо, а обратно пропорциональны сопротивлению! Почему же Петя использовал именно первую, «нужную» ему формулу? Как бы вы ответили Васе?

3. До начала учебы оставался всего один день – и тогда Петя показал Васе хитрый фокус. Он соединил последовательно на небольшой доске два патрона с лампочками на 220 В мощностью 15 Вт и два выключателя. И после включения в сеть продемонстрировал «чудо»: каждый выключатель мог включать и выключать только «свою» лампочку. Вася так и не смог догадаться, как это возможно. А вы сможете раскрыть секрет?

Полюса «поплыли»

Если компас поднести вплотную к нижней части чугунной батареи отопления, его стрелка будет показывать уже не на север – юг, а на батарею. То же, конечно, будет, если поднести компас к верхней части батареи. Но вот что удивительно: теперь компас показывает на чугун другим концом стрелки! Этот же эксперимент можно провести с чугунной ванной. Попробуйте объяснить такое удивительное явление, которое вполне можно показывать как фокус. Подсказка: «фокус» не удастся, если подносить компас к железному корпусу автомобиля, на котором хозяин каждый день ездит на работу.

Голос камертона

Для настройки музыкальных инструментов используют камертон: двойной металлический штырь, который при ударе издает звук определенной частоты. Звук этот довольно тихий и слышен только вблизи. Если же камертон установить на пустом деревянном ящике (резонаторе), то звук настолько усиливается, что его можно демонстрировать на лекции в большой аудитории. За счет чего берется энергия для усиления звука?

Страсбургский опыт

В журнале «Квант» (1981, № 4) описан красивый опыт, который академик Л. И. Мандельштам (1879–1944) показывал на своих лекциях в Страсбурге в 1908 году. Два камертона стояли рядом на резонаторных ящиках (коробки с отверстием в передней стенке). Периодически открывая и закрывая рукой отверстие ящика, на котором стоял первый камертон, лектор заставлял звучать второй, вызывая восхищение публики. Объяснение этого опыта автор статьи в журнале начинает так: «Периодически открывая и закрывая ящик, Мандельштам изменял амплитуду колебаний, приходящих ко второму камертону. Что же собой представляют колебания с меняющейся амплитудой – модулированные по амплитуде колебания?»

1. Найдите погрешность в тексте, объясните и исправьте ее (она никак не связана с физикой).

2. Чем сейчас известен Страсбург? В какой стране он находится?

3. Мандельштам на лекции не пользовался услугами переводчика; на каком языке он должен был говорить, чтобы в аудитории понимали его?

«Волна вослед волне»

1. На шкалах радиоприемников обозначены длины радиоволн в метрах и (или) частоты в герцах; вернее, в тысячах герц – килогерцах (кГц), и в миллионах герц – мегагерцах (МГц). Откуда появилось название «герц»? Как перевести длину волны в частоту и обратно?

2. Радиостанции работают в разных диапазонах – длинные волны, средние, короткие и ультракороткие (УКВ). Чему равны длины этих волн? Многие радиостанции вещают в FM-диапазоне (этот технический термин обыгрывался в музыкальной передаче под названием «FМ-Достоевский»). Что значит FM? Какова длина радиоволны, на которой ведется передача в FM-диапазоне на частоте 90,2 МГц? А что такое АМ?

3. Может ли частота электромагнитной волны, по которой радио– или телевизионная станция передает музыку, совпадать с частотой передаваемого этой станцией звука? Свой ответ подтвердите расчетом.

4. Каков физический смысл совпадения или несовпадения частот?

Сияние/зияние

Водитель ехал ночью по асфальтовому шоссе, включив фары. Вдруг он резко остановился: впереди зияла огромная черная дыра. Водитель вышел из машины, чтобы посмотреть, в чем дело. Оказалось, что никакой дыры на шоссе нет, а вместо нее – большая неглубокая лужа. Почему же она показалась водителю дырой?

Небо над Москвой

Однажды на радио выступал кинорежиссер; он рассказывал о Доме ветеранов кино в Матвеевском (на юго-западе Москвы): «Место там замечательное – тихое, много зелени. И небо над Москвой очень необычное – красновато-оранжевое. Я уж не знаю, что там светится, но это точно не рубиновые звезды Кремля!»

Каков на самом деле источник этого свечения?

Непрозрачный вопрос

В лазерной технике используются так называемые нелинейные эффекты. Один из них заключается в том, что растворы некоторых красителей (например, фталоцианина в бензоле) прозрачны для мощных световых пучков, но непрозрачны для света малой интенсивности. Предложите механизм этого странного на первый взгляд явления.

Пара кюри

В 1908 году английский физик Эрнест Резерфорд и немецкий физик Ханс Гейгер провели эксперимент, который позволил установить число альфа-частиц, испускаемых 1 г радия за 1 с (впоследствии эту величину приняли за единицу радиоактивности и назвали 1 кюри, но сейчас она определяется иначе). В одном из опытов радиоактивный образец (0,154 мг радия) укрепили на кончике иглы в конце трубки длиной 3,5 м. На другом ее конце было отверстие диаметром 1,25 мм, через которое альфа-частицы от источника излучения выходили из трубки и ударялись о специальный экран, покрытый флуоресцирующим составом. В темноте попадание на экран каждой альфа-частицы сопровождалось хорошо видимой вспышкой света. В одном из экспериментов за 10 минут было зарегистрировано 25 вспышек. На основании этих данных определите, чему равен 1 кюри. Почему эта единица получила такое название?

«Непостоянная» постоянная

Через несколько лет, в 1911 году, Резерфорд и его американский коллега Болтвуд измерили скорость выделения гелия из радия. При распаде каждого атома радия выделяется одна альфа-частица, а затем довольно быстро – еще три альфа-частицы (их выделяют продукты распада радия). Все альфа-частицы превращаются в атомы гелия, объем которого можно измерить. В одном из опытов из 192 мг радия за 83 дня образовалось 6,58 мм³ гелия (при нормальных условиях). Определите значение постоянной Авогадро, считая, как и Резерфорд, что 1 г чистого радия за 1 с выделяет 3,4 ∙ 10¹⁰ альфа-частиц.

Ожерелье из молекул

Диаметр молекулы водорода равен примерно 0,3 нм (нанометр – миллиардная часть метра). Какой примерно длины надо взять нитку, чтобы на нее, как бусы, можно было вплотную нанизать все молекулы водорода, содержащиеся в 1 см³ этого газа при нормальных условиях? Сможете ли вы протянуть эту нитку в своей комнате? А какого размера должен быть стол, чтобы это же число молекул плотно расположить на его поверхности? Такой стол в вашей комнате поместится? Наконец, какого размера был бы кубик, содержащий все эти молекулы водорода плотно упакованными? Поместится ли он в комнате? Какова была бы его плотность, если плотность газообразного водорода равна 0,09 г/л? Сравните полученное значение с плотностью твердого водорода (0,062 г/см³) и, если есть расхождение, объясните его. (При решении считайте для простоты молекулы водорода не гантелями и даже не шариками, а кубиками со стороной 0,3 нм.)

Атом водорода «набирает вес»

В справочниках и учебниках, выпущенных в разные годы, приводятся не совпадающие данные об относительных атомных массах элементов.

* IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) – Международный союз теоретической и прикладной химии.

1. Как вы думаете, почему в XIX веке атомная масса водорода была равна ровно 1 (с приведенной точностью), а кислорода – меньше 16? И почему в словаре Брокгауза нет атомной массы гелия?

2. Почему в 1933 и 1958 годах, наоборот, атомную массу кислорода считали точно равной 16, а для атомной массы водорода приводили значение больше 1? (Указание: подсчитайте отношение атомных масс кислорода и водорода, полученное в разные годы.)

3. Почему в таблице 1958 года изменились (по сравнению с 1933 годом) атомные массы гелия и углерода?

4. Известно, что природный водород представлен двумя стабильными изотопами с массовыми числами 1 и 2 (99,984 % ¹H и 0,016 % ²H); гелий представлен также двумя стабильными изотопами с массовыми числами 3 и 4, причем ⁴He в природе всего 0,00013 %; углерод представлен двумя стабильными изотопами (98,892 % ¹²C и 1,108 % ¹³C); кислород представлен тремя стабильными изотопами (99,759 % ¹⁶O, 0,037 % ¹⁷O и 0,204 % ¹⁸O). Почему же тогда современное значение относительной атомной массы гелия больше 4, а кислорода – меньше 16?

5. Как вы думаете, почему относительная атомная масса гелия в таблицах дается с точностью до шестого знака после запятой, а углерода – с точностью только до четвертого знака? (Для сведения: до шестого знака после запятой в таблице 2005 года приведены относительные атомные массы Be, Na, Al, P, Sc и ряда других элементов, а для фтора – даже до седьмого знака, тогда как для германия, селена, стронция и некоторых других элементов – с точностью только до второго знака после запятой.)

6. Что означает последняя цифра в скобках в данных таблицы 2005 года?

Калий согревает Землю

Калий, один из самых распространенных на Земле элементов (2,5 массовых процента в земной коре), имеет три изотопа со следующими характеристиками:

Относительная атомная масса природного калия A_r = 39,0983. Один из его изотопов – ⁴⁰K – радиоактивен; период полураспада равен 1,275 млрд лет.

1. Увеличивается или уменьшается значение A_r для калия со временем?

2. Распад ⁴⁰K происходит на 95 % путем испускания из ядра бета-частиц (электронов) со средней энергией 1,3 МэВ (мегаэлектронвольт; 1 эВ = 96 500 Дж/моль). Какой элемент образуется в результате этого распада? Напишите уравнение соответствующей реакции.

3. Каково было значение A_r для калия при образовании нашей планеты? (Возраст Земли составляет 4,54 млрд лет, но для простоты расчетов можно взять значение 5,1 млрд лет.) Ответ дать с той же точностью, что и в условии.

4. Насколько приблизительно нагрелась бы земная кора только за счет радиоактивного распада ⁴⁰К в результате распада 5 % от имеющегося сейчас количества ⁴⁰К, если бы не было потерь тепла в окружающее пространство? Считайте, что калий распространен в Земле равномерно; теплоемкость земных пород примите равной 1 Дж/(г ∙ К).

Звезды и планеты

Четыре дамы и молодой человек в вакууме

Вокруг одной из звезд обращается множество небесных тел, не обладающих собственным свечением. Четыре из них (Церера, Паллада, Юнона и Веста) были открыты в период с 1801 по 1807 год, Икар – в 1949 году.

1. Назовите эту звезду и поясните свой ответ.

2. Какое общее название есть у всех этих небесных тел? Объясните его этимологию.

3. В честь кого было названо пять перечисленных небесных тел? Попытайтесь восстановить логику названия Икара.

Прямиком от Солнца

Возможно ли в Солнечной системе равномерное прямолинейное движение нерукотворного объекта относительно Солнца? Свой ответ поясните.

Неторопливый свет

18 марта 2021 года восход солнца в Москве наблюдался в 6:35. В какое время наблюдался бы восход солнца, если бы свет распространялся вдвое медленнее? (Расстояние от Земли до Солнца – 150 млн км, скорость света – 300 000 км/с.)

Заторможенная Земля

Известно, что смена дня и ночи вызвана вращением Земли вокруг оси. А что произойдет, если вращение Земли вокруг оси прекратится? Рассмотрите два варианта: мгновенное и очень медленное торможение.

Держи атмосферу!

Примем за исходное условие, что в отсутствие источников пополнения атмосферного воздуха атмосферное давление упало бы вдвое за миллиард лет. Оцените, сколько примерно воздуха покидает Землю ежесекундно в результате «сдувания» его солнечным ветром.

Испарившийся метеорит

Оцените, с какой скоростью должен влететь в атмосферу Земли железный метеорит, чтобы он полностью испарился. Температура плавления железа – 1538 ℃, температура кипения – 2870 ℃, теплоемкость твердого железа – 456 Дж/(кг · К), жидкого – 820 Дж/(кг · К), теплота плавления – 272 кДж/кг, теплота испарения – 6095 кДж/кг.

Стремление к глубине

Ваша задача – оказаться как можно ближе к центру Земли относительно вашего текущего местоположения, используя современные технические средства. Как это можно сделать?

Осторожнее с солнцепоклонниками!

Прочтите внимательно отрывок из заметки, посвященной истории празднования Рождества. Где автор допустил фактическую ошибку?

«Почему мы празднуем Рождество Христово именно 7 января (25 декабря по старому стилю)? Ведь ни в одном из четырех Евангелий не сказано, что Иисус Христос родился именно в этот день.

Ответ надо искать в ранней истории церкви, в IV веке. В то время римский император Константин, бывший язычником, принял христианство и специальным указом узаконил религию Иисуса. Новая церковь сразу повела борьбу с существовавшими культами, используя для этого и наполняя новым христианским смыслом традиционные языческие обряды и праздники.

Один из главных праздников тогдашние солнцепоклонники отмечали в последние дни декабря, в период зимнего солнцестояния, когда начинается приближение Земли к Солнцу и становится светлее. Эти дни воспринимались язычниками как победа света над тьмой. Именно тогда и стали христиане праздновать Рождество как рождение подлинного Солнца, вхождение в мир духовного света истинного Бога».

Одолженный свет

Задача 1 (вспомогательная). Скорее всего, вы баловались в детстве с солнечными зайчиками и при этом, наверное, заметили, что чем дальше стенка от зеркальца, тем больше размер зайчика на этой стенке. Как вы думаете, почему так происходит и при каких условиях размер зайчика не будет увеличиваться с увеличением расстояния от зеркала?

Задача 2 (основная). Оцените, хотя бы приблизительно, во сколько раз освещенность земной поверхности в яркий солнечный день больше, чем ночью при полной луне. Расстояние от Земли до Луны равно в среднем 380 000 км, диаметр Луны – 3500 км, ее поверхность отражает лишь 7 % падающего на нее света (остальное поглощается лунным грунтом). Рассеянием света в атмосфере Земли пренебречь. Подсказка: вспомните, как для наблюдателя на Земле выглядит полное солнечное затмение.

«Эти недавние затмения, солнечное и лунное!»

Астрономам известно, что полные солнечные затмения происходят в полтора раза чаще лунных. Почему же человек в течение своей жизни может наблюдать намного больше лунных затмений, чем солнечных?

«На луне полутьма и дома опрятней…»

1. Как вы думаете, наблюдаются ли на Луне восходы и заходы Солнца и Земли?

2. А фазы Земли, аналогичные лунным фазам для земного наблюдателя? И если наблюдаются, как они соотносятся с лунными фазами на Земле?

Светопреставление в космосе

На каком примерно расстоянии от Земли наша планета еще может полностью «затмить» от космического наблюдателя Солнце (его диаметр в 110 раз больше диаметра Земли)?

«Ужасная» осведомленность

У Марса есть два спутника – Фобос и Деймос. Они названы в честь сыновей бога войны в древнегреческой мифологии. Один из кратеров на Деймосе получил имя английского писателя Джонатана Свифта. В романе о приключениях Гулливера (1726) он так описал открытие этих спутников: «Кроме того, они открыли две маленькие звезды, или два спутника, обращающиеся около Марса. Ближайший из них удален от центра этой планеты на расстояние, равное трем ее диаметрам, второй находится от нее на расстоянии пяти таких диаметров. Первый совершает свое обращение в течение десяти часов, второй – 21,5 часа»[9]9
  Цит. по: Свифт Д. Путешествия Лемюэля Гулливера. – М.: Детгиз, 1955.


[Закрыть].

По современным данным, средний диаметр Марса – 6794 км; Фобос удален от центра Марса на 9280 км, что в 1,38 раза больше диаметра планеты, а Деймос – на 23 460 км, что в 3,45 раза больше диаметра Марса. Так что в обоих случаях Свифт ошибся всего в 1,5–2 раза. Далее: период обращения Фобоса вокруг Марса равен 7,7 часа, Деймоса – 30,3 часа. Здесь ошибка еще меньше – всего на 30–40 %.

1. Δείμος в переводе с греческого означает «ужас». А что означает φόβος? Вспомните слова в русском языке с тем же корнем.

2. Кто открыл спутники Марса в книге Свифта?

3. Откуда Свифт мог знать, что у Марса два спутника, и как ему удалось вычислить, на каком расстоянии они находятся от планеты? Выберите правильный ответ и по возможности аргументируйте его.

а) Это случайное совпадение.

б) Все эти данные уже были известны в то время астрономам, хотя и неизвестны широкой публике, а Свифт был очень образованным человеком.

в) Свифт был астрономом-любителем и сам получил все эти данные.

г) Эти данные специально рассчитал по просьбе Свифта математик Лобачевский.

Космонавт без фобий

Фобос имеет диаметр около 20 км. Оцените возможную судьбу космонавта на Фобосе (естественно, в скафандре, потому что атмосферы на Фобосе нет), если он подпрыгнет.

Не чета вашему Сириусу

Сириус – самая яркая звезда на небе: ее светимость в 25 раз больше, чем у Солнца. Расстояние от Солнца до Сириуса равно около 2,7 парсека (около 83 трлн км). На каком расстоянии от Солнца на прямой, соединяющей эти звезды, его яркость будет равна яркости Сириуса?

Недостижимые

Почему ни автоматический, ни пилотируемый космический аппарат никогда не сможет достигнуть ни одного созвездия?

Элементы и соединения

Мифическое прошлое

Тантал, сын Зевса, в наказание за свои преступления стоял по горло в воде, к которой склонялись ветви с плодами, но не мог ни напиться, ни насытиться. Очень стойкий металл тантал назван в честь этого мифологического персонажа, потому что не может «насытиться» кислотой: она отступает от него, как вода от Тантала. Металл ниобий по свойствам сходен с танталом и в природе почти всегда встречается вместе с ним, отсюда и его название: Ниоба – дочь Тантала.

Какие еще вы знаете химические элементы, название которых имеет мифологическое происхождение? По возможности поясните, почему они названы именно так.

«Элементарная» география

В честь шведского селения Иттербю (Ytterby) на одном из островов близ Стокгольма назван целый квартет химических элементов: иттрий (Y), тербий (Tb), эрбий (Er), иттербий (Yb). В 1787 году минералог-любитель Карл Аксель Аррениус нашел в карьере около этого населенного пункта минерал, который назвал иттербитом, и послал для изучения молодому финскому химику и геологу Юхану Гадолину. В 1794 году Гадолин обнаружил в нем неизвестную ранее «землю» (так тогда называли тугоплавкие оксиды различных элементов) и выделил редкоземельный металл, который позже назвали иттрием. В 1843 году шведский химик Карл Густав Мосандер показал, что «иттриевая земля» – это смесь трех оксидов. Название, как и само вещество, «расщепилось» на части путем отсечения букв. Сам Мосандер сумел выделить в чистом виде оксиды эрбия и тербия; чистый оксид иттербия лишь в 1878 году выделил швейцарский химик Жан Шарль Галиссар де Мариньяк.

Какие еще вы знаете химические элементы, названные в честь географических объектов? По возможности поясните, почему они названы именно так.

Золотые имена

Какие химические элементы названы в честь ученых? Сейчас их полтора десятка. Вспомните хотя бы некоторые. За исчерпывающий ответ на этот вопрос телеведущий Леонид Ярмольник когда-то предлагал килограммовый слиток золота. Но его так никто и не получил.

Что общего у кобальта и Колорадо?

Довольно много символов химических элементов по своему написанию совпадают c почтовыми кодами штатов США (правда, они пишутся прописными буквами): Al, Ar, Ca, Co, Fl, Ga, In, La, Md, Mn, Mo, Mt, Ne, Nd, Nh, Pa, Sc. Напишите названия соответствующих элементов и штатов (по возможности по-русски и по-английски). Знатоки могут также учесть подчиненные США территории (Insula areas), которые не входят в состав штатов: As, Pr.

В коллекцию мнемонических фраз

Один американский преподаватель химии придумал для студентов мнемоническое предложение, по которому можно восстановить последовательность 15 химических элементов в Периодической системе. Выделенные в словах буквы встречаются в символах элементов. Переведите эту фразу и попробуйте восстановить ряд элементов, а также назвать их. Что объединяет эти элементы?

Ladies Can’t Put Nickels Properly in Slot-machines; Every Girl Tries Daily However Every Time You Look.

«Живе срiбло»

По-английски это называют mercury или quicksilver, по-немецки – Quecksilber, по-французски – mercure, по-болгарски – живак, по-украински – живе срiбло.

1. Что это такое?

2. Напишите латинское название этого.

3. Дайте дословный (буквальный) перевод на русский язык латинского названия.

4. Объясните, какое свойство этого отражают его названия в английском, немецком, болгарском и латинском языках.

5. Один из совпадающих по значению корней в названии этого в английском, немецком и латинском языках содержится в латинском названии дальнего химического «родственника» этого, а также в названии одной из стран Южной Америки. Напишите латинское и русское название «родственника» и назовите страну.

6. Другой корень в латинском названии этого, который не совпадает ни с одним из корней английского и немецкого названий (он имеет греческое происхождение), содержится в очень многих русских словах. Что означает этот корень? Напишите как можно больше слов в русском языке с этим корнем.

7. Французское и одно из английских названий этого также связано (посредством мифологии) с его свойствами. В чем заключается эта связь?

Неожиданная закономерность

В данном ряду химические элементы расположены в некоторой закономерности. Попробуйте ее обнаружить и вписать очередной символ элемента вместо вопросительного знака:

N, B, W, Ga, Dy, Eu,? Ответ обоснуйте.

Магический химический квадрат

Сколько символов химических элементов вы сможете прочитать в «магическом квадрате», если будете читать по всем направлениям – по горизонтали, вертикали и диагонали? Напишите символы и названия этих элементов.

Зашифрованные фамилии

Здесь зашифрованы фамилии русских химиков. Прочитайте их.

1. B, C, Te, Lu, Eu, Hg, Sn, W.

2. Br, Sn, Hg, Os, Dy, In, Ni.

3. B, U, Te, Pt²⁺, Re²⁺, Hg, Sn, Pb²⁺.

4. Br, W²⁺, Rh, Po²⁺, Dy, Po⁶⁺, Ni.

«О пользе йода»

В XXVI томе «Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона» (издан в 1894 году) статья о иоде[10]10
  Обратите внимание, что в химических текстах, в отличие от медицинских и художественных, принято написание «иод», а не «йод». См. подробнее: Леенсон И. Иод или йод? // Химия и жизнь. 2008. № 12 (hij.ru/read/1669/).


[Закрыть] идет после статьи о иодоформе, а в «Химическом энциклопедическом словаре» (издан в 1983 году) – наоборот.

1. Почему в двух словарях статьи о иоде помещены в разном порядке?

2. В дореволюционном словаре оба термина пишутся с буквы i, которая называлась «десятеричной», в отличие от «восьмеричной» буквы «и». Почему они так назывались?

3. Раньше иодоформ широко применяли в медицине. С какой целью?

4. Закончите уравнение реакции получения иодоформа (CHI₃) из иода и спирта в щелочном растворе и подберите коэффициенты:

С₂Н5ОН + I₂ + NaOH → CHI₃ + HCOONa + … + …

5. Прочитайте отрывок из стихотворения Беллы Ахмадулиной:

 
Что было с ним, сорвавшим жалюзи?
То ль сильный дух велел искать исхода,
То ль слабость щитовидной железы
Выпрашивала горьких лакомств йода?
 

Как вы понимаете смысл последних двух строк? Где находится щитовидная железа? Что будет, если она не получит этого «горького лакомства»? Зачем продают иодированную поваренную соль?

6. У Иосифа Бродского есть такие строки:

Горизонт улучшается. В воздухе соль и йод.

Какую соль имел в виду поэт? Где могут соседствовать в воздухе эти два вещества и почему?

Рокировка фтора и хлора

В холодильниках часто используются для охлаждения производные метана и этана – фреоны. В справочнике «Свойства органических соединений» (Л.: Химия, 1984) на с. 230 приведены название и формула одного из них: дифтордихлорметан, CCl₂F₂, причем в названии порядок атомов галогенов не такой, как в формуле. Как вы думаете, почему?

Родословная кислоты

В 1829 году немецкий химик Юстус Либих определил состав гиппуровой кислоты и дал ей название. Из какой жидкости была выделена в конце XVIII века французскими химиками эта кислота? Аргументируйте свое решение, приведя в качестве примера известные вам слова в русском языке с теми же греческими корнями.

Минерал из соляного озера

В 1922 году американский минералог Уолтер обнаружил в высохшем соляном озере вблизи города Магади в Кении новый минерал. Его назвали нахколитом (nahcolite). В 1928 году этот минерал был найден также в древнеримском акведуке около Неаполя, в 1940 году – в довольно значительных количествах в каналах, образовавшихся в соляных пластах у озера Серлс в Калифорнии (США). Есть этот минерал и в России: в Якутии, в районе реки Индигирки, на Кольском полуострове, в ряде других мест.

1. Попробуйте догадаться, как выглядит формула минерала нахколита. В качестве подсказки – вторая задача: напишите формулу минерала нахпоита (nahpoite), если известно, что это кислая двухзамещенная соль.

2. Вторая часть названий минералов происходит от греческого слова λιτος; этот корень присутствует в ряде слов в русском языке. Что означает этот корень? Напишите слова с этим корнем, которые вы знаете, и объясните их значение.

Окружность, солнце и гиппопотам

Найдите закономерность в приведенном ниже списке и выберите слово, соответствующее последней формуле:

Li₂O – окружность;

NaF – солнце;

KOH – гиппопотам;

H₂SO₄ – лошадь, километр, треугольник, луна.

Ответ обоснуйте.

«Распущенный подонок»

В одном из лабораторных журналов Михаила Васильевича Ломоносова встречается выражение «распущенный подонок». Что оно означает?

Адский карантин

Перед вами отрывок из стихотворения Александра Сергеевича Пушкина (1832 год):

 
И дале мы пошли – и страх обнял меня.
Бесенок, под себя поджав свое копыто,
Крутил ростовщика у адского огня.
‹…›
Тогда услышал я (о диво!) запах скверный,
Как будто тухлое разбилось яицо,
Иль карантинный страж курил жаровней серной.
Я, нос себе зажав, отворотил лицо.
Но мудрый вождь тащил меня все дале, дале –
И, камень приподняв за медное кольцо,
Сошли мы вниз – и я узрел себя в подвале.
 

1. Какому поэту подражал Пушкин?

2. Кто такой «мудрый вождь»?

3. Зачем «карантинный страж курил жаровней серной»? Какие события в жизни поэта послужили основанием для этой строчки?

4. В чем ошибся Пушкин с точки зрения химии?

Покушение на короля?

Однажды одному из основоположников органической химии Жану Батисту Дюма (1800–1884) поручили установить, почему свечи, зажженные на одном из приемов у короля Карла Х, давали клубы такого едкого дыма, что гости падали в обморок. Дюма установил, что свечной мастер отбеливал воск хлором.

1. Кто такой Карл Х, в какой стране и когда он правил; чем окончилось его правление?

2. Пчелиный воск – смесь сложных эфиров насыщенных неразветвленных углеводородов (С₂₁ – С₃₅) и карбоновых кислот (С₁₆ – С₃₆). Запишите формулу одного из этих сложных эфиров (любого).

3. Что произошло со свечами? Ответ подтвердите уравнениями реакций (можно их записывать в общем виде).

Сколько стоит атом золота?

Оцените, сколько приблизительно атомов золота можно купить на одну копейку. (Абсолютная точность в расчетах не требуется.) Можете ли вы назвать это число словами?

Атомная масса золота – 197, постоянная Авогадро – 6 ∙ 10²³. Стоимость одной тройской унции (около 31 г) золота составляет около 1800 долларов, курс обмена 1 доллар = 74 рубля. (Данные на февраль 2021 года, текущие вы можете уточнить самостоятельно.)

Живое золото

Оцените длину ребра золотого куба, который весил бы столько же, сколько все население Земли.

Природа и цивилизация

Одно дерево в ходе фотосинтеза поглощает в год в среднем 5,9 кг углекислого газа. Один автомобиль проезжает в год в среднем 42 000 км, затрачивая 9 л бензина на каждые 100 км пути. Считая, что бензин состоит только из октана, подсчитайте, сколько необходимо деревьев на каждый автомобиль, чтобы поглотить весь выделяемый им углекислый газ.

Свинцовые тучи над городом N

В годы застоя по городу N курсировало 100 000 автомобилей. Каждый из них проезжал в день в среднем 50 км, используя при этом этилированный бензин (добавка тетраэтилсвинца Pb(С₂Н₅)₄ к бензину при его массовой доле 0,04 % повышала мощность двигателя). При сгорании бензина свинец с помощью специальных добавок выбрасывался из двигателя в виде бромида. Сколько бромида свинца выделялось в городе N с выхлопными газами за год? Считайте, что автомобиль на 100 км пути расходует в среднем 10 л бензина; плотность бензина равна 0,75 г/см³. Атомная масса свинца равна 207.

В настоящее время от добавления тетраэтилсвинца в автомобильное топливо в основном отказались (в США запрет введен в 1970-е годы, в Евросоюзе и Китае – в 2000 году, в России – в 2002-м).