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

Спор о нейтронах

Петя, Вася и Коля решали такую задачу: определить число нейтронов в ядре атома меди.

– Это очень легкая задача, – сказал Вася. – Относительную атомную массу меди можно посмотреть в таблице Менделеева. Она равна 63,546, порядковый номер меди, который указывает на число протонов в ядре, равен 29. Теперь осталось из относительной атомной массы вычесть порядковый номер. Вот и всё.

– Это неправильное решение, – сказал Коля. – Смотри, в школьном учебнике для 8-го класса написано: «Если известны округленная до целого числа относительная масса элемента (A_r) и его порядковый номер (Z), то можно найти число нейтронов (N) по разности N = A_r – Z». Значит, 29 надо отнимать не от 63,546, а от округленного значения, т. е. от 64. Ответ: 64 – 29 = 35 нейтронов.

– Вы оба неправы, – заявил Петя. – И авторы учебника тоже ошиблись. Так эту задачу решать нельзя.

Объясните, кто из них прав и почему.

Борьба за независимость металлов

Ниже приведено содержание в земной коре некоторых химических элементов (в процентах по массе): алюминий – 8,0, натрий – 2,5, цинк – 0,008, ртуть – 0,000008, золото – 0,0000004. В то же время золото было известно еще доисторическому человеку (по Марксу, «золото было в сущности первым металлом, который открыл человек»); ртуть знали древние индийцы и китайцы, ее добывали и в античных странах; металлический цинк в Европе стал известен лишь в Средние века, натрий был получен английским химиком Хэмфри Дэви лишь в 1807 году, а алюминий – только в 1825 году датским физиком Хансом Эрстедом. Почему же самые распространенные металлы были получены намного позже, чем редкие?

Чет и нечет

В таблице приведены названия ряда карбоновых (жирных) кислот, а также число страниц, которые отведены каждой кислоте в одном из справочников по органической химии.

1. Почему приведенные в таблице карбоновые кислоты называются жирными?

2. Обратите внимание на связь числа атомов углерода в формуле кислоты с ее названием и числом страниц. Попробуйте объяснить этот странный «четно-нечетный эффект».

3. Торф, нефть, уголь произошли из остатков древних организмов путем декарбоксилирования (отщепления СО₂) жирных кислот и других сложных процессов. Как вы думаете, наблюдается ли для парафинов этого ископаемого сырья «четно-нечетный эффект», и если да, то как именно он может проявляться в торфе, нефти и угле?

«Сказка о черном кольце»

Блестящее серебряное кольцо почернело. Почему?

Свой ответ поясните; при необходимости запишите уравнение химической реакции.

а) Его носила медсестра, работающая в рентгеновском кабинете.

б) Его носила работница цеха синтеза аммиака.

в) Оно хранилось в свинцовой коробочке.

г) Его носила хозяйка, которая, занимаясь домашним хозяйством, всегда надевала резиновые перчатки.

Гости редкие и частые

Известно, что натриевые соли, за редким исключением, реже встречаются в химических лабораториях, чем калиевые соли тех же кислот. Например, перманганат калия (марганцовка), хлорат калия (бертолетова соль), дихромат калия (хромпик) – самые рядовые реактивы, но вы с трудом сможете найти химика, который когда-либо держал в руках перманганат, хлорат или дихромат натрия. Как вы думаете, с чем это связано?

Выберите правильный ответ и поясните его.

а) В природе натрий распространен в значительно меньшей степени, чем калий.

б) Соли натрия намного токсичнее аналогичных солей калия.

в) Соли натрия, в отличие от солей калия, всегда содержат много кристаллизационной воды, и потому их перевозка менее рентабельна.

г) Соли калия обычно намного менее растворимы, чем соли натрия.

д) Соли натрия дают в спектрах испускания интенсивную желтую окраску (в отличие от бледно-фиолетового цвета в спектре солей калия), что сильно затрудняет анализ натриевых солей.

Тридцать три несчастья

В тот злополучный день лаборанту предстояло провести две операции. Сначала он поставил в сушильный шкаф склянку с препаратом, а затем занялся перекристаллизацией соли, которую он синтезировал накануне. Чтобы получить горячий насыщенный раствор, он добавлял понемногу сухую соль к кипящей воде. Шло время, почти все вещество из склянки перекочевало в колбу, но насыщения все не было. «Ничего, – подумал лаборант, – пусть раствор и не насыщенный, все равно при охлаждении из него выпадут кристаллы». Но не тут – то было: даже на льду осадок не появился. «Значит, вещество растворяется в холодной воде не хуже, чем в горячей, – сделал вывод лаборант. – Бывают же такие соли – поваренная хотя бы». Чтобы выделить вещество, он решил упарить раствор и поставил колбу на плитку, а сам направился к сушильному шкафу. Открыв его, он почувствовал сильный запах аммиака. Предчувствуя недоброе, лаборант извлек склянку – та была совершенно пустой! Термометр в шкафу показывал всего 70 ℃, на стенках шкафа не было никаких следов возгонки вещества. Тут лаборант вспомнил, что у него упаривается раствор, и бросился к плитке. В колбе было еще немного кипящей жидкости. Не почувствовав никакого запаха, лаборант успокоился, выключил плитку и охладил колбу. Осадка не было! Лаборант проанализировал раствор: в колбе была чистая вода! Итак, обе синтезированные соли, которые он только час назад держал в руках, исчезли бесследно… Может быть, вы догадаетесь, какие это могли быть соли?

«Ты взвешен на весах и найден очень легким…»

Студенту понадобилось синтезировать дибромтетракарбонилжелезо Fe(CO)Br₂ – промежуточный продукт для дальнейшей работы. В справочнике он прочел: «К раствору пентакарбонилжелеза Fe(CO)₅ в гексане прикапывают при охлаждении бром; образуется красный порошок продукта и выделяется СО. Осадок сушат в высоком вакууме». Студент получил осадок и поместил его в стеклянную ампулу, которую подсоединил к вакуумной установке. После тщательной откачки воздуха он отпаял ампулу (ее объем был 70 см³) и взвесил ее на точных весах (получилось 31,681 г). Затем он аккуратно вскрыл ампулу, отрезав ее кончик, и пересыпал полученный продукт в прибор для следующего синтеза, а чтобы узнать массу вещества, взвесил остаток ампулы и отрезанный кончик; получилось 31,567 г. Студент вычел один результат из другого и решил, что масса продукта составляет 0,114 г, но сильно ошибся.

В чем состояла ошибка? Какова на самом деле масса полученного вещества?

«У шкатулки ж тройное дно…»

Юные химики – Виктор, Ксения и Татьяна – решали задачи по химии. На каждую из шести задач все они дали разные ответы. Каждый раз кто-то из них был прав. Выберите верные, на ваш взгляд, ответы и выпишите по порядку имена их авторов. Потом в каждом имени подчеркните букву, порядковый номер которой в имени равен номеру вопроса. Если вы ни разу не ошиблись, то подчеркнутые буквы составят название одного из химических элементов. Обоснуйте выбор правильных ответов и укажите этот элемент.

1. Написаны две структурные формулы:

Чем отличаются эти вещества?

Ксения. Это одно и то же вещество, только по-разному записанное.

Виктор. Это два изомера, отличающиеся температурами плавления.

Татьяна. Эти изомеры отличаются только оптическими свойствами.

2. Имеется 16 атомов радионуклида ²⁵Na с периодом полураспада 1 минута. Сколько атомов останется через 20 минут?

Виктор. Через 20 минут останется один атом.

Татьяна. Через 20 минут все атомы распадутся.

Ксения. Вы оба неправы – ответить точно нельзя.

3. Идеальный газ при постоянном давлении нагрели на 1 ℃, при этом его объем увеличился на 1/300. Какой была температура газа?

Виктор. Здесь необходимо знать массу газа, а этого нет в условии.

Татьяна. Условие противоречит закону Гей-Люссака: объем газа должен увеличиться на 1/273.

Ксения. Газ имел температуру 27 ℃.

4. Реакцию дегидрирования метилциклогексана в толуол проводили в газовой фазе при 200 ℃. Равновесие необходимо сместить в сторону толуола. Как это сделать?

Виктор. Надо подобрать катализатор получше.

Ксения. Катализатор здесь ни при чем; лучше всего повысить температуру.

Татьяна. Самый лучший способ – это повысить давление.

5. Кусок металлического цезия хранился в запаянной ампуле. Ампулу вскрыли, извлекли цезий и бросили его в колбу с гексаном.

Что произойдет?

Татьяна. Цезий будет плавать на поверхности гексана и окисляться кислородом воздуха.

Ксения. Цезий упадет на дно колбы и останется там лежать.

Виктор. Цезий – очень активный металл, поэтому его не донесут до колбы – он самовоспламенится на воздухе и сгорит.

6. Метан в восемь раз тяжелее водорода. Намного ли уменьшится подъемная сила воздушного шарика при замене водорода метаном?

Ксения. Подъемная сила уменьшится в восемь раз.

Татьяна. Подъемная сила уменьшится вдвое.

Виктор. Подъемная сила уменьшится в четыре раза.

Детектор лжи

При реакции металлического натрия с некоторым веществом выделился газ. Чтобы узнать молекулярную массу этого газа, вы должны установить истинность или ложность нескольких утверждений, которые приведены ниже. Число истинных утверждений как раз и равно молекулярной массе газа.

Итак, согласны ли вы с тем, что:

а) горение может происходить без участия кислорода;

б) сульфид алюминия можно получить сливанием водных растворов сульфида натрия и хлорида алюминия с последующим фильтрованием осадка;

в) насыщенный раствор может быть разбавленным;

г) медные и бронзовые предметы покрываются со временем зеленым налетом из-за образования на их поверхности слоя оксидов меди;

д) свинцовые белила темнеют на воздухе из-за присутствия в нем сероводорода;

е) водород может вытеснять металлы из растворов их солей;

ж) элементарный иод может вытеснять бром из его соединений;

з) кальций можно осадить из водного раствора кальцинированной соды действием карбоната натрия;

и) существует углеводород состава C₃H₄, не являющийся производным ацетилена.

А теперь скажите, с каким веществом мог реагировать натрий и какой газ при этом выделялся? (Ответы надо давать на все приведенные вопросы.)

Хитроумная смесь

Смесь этилена и ацетилена объемом 1 л смешали с 2 л водорода и пропустили над никелевым катализатором. При этом объем смеси (измеренный при тех же условиях) уменьшился до 1,4 л. Найдите количественный состав исходной смеси. Можно ли решить эту задачу без громоздких выкладок, в уме?

Два декана

И напоследок вопрос, имеющий отношение скорее к истории, чем к химии. На сайте химического факультете МГУ в разделе «Деканы факультета» сказано, в частности, что профессор Е. С. Пржевальский был деканом с 1939 по 1944 год, а доцент Н. В. Костин – с 1941 по 1945 год. Получается, что несколько лет у факультета было сразу два декана. Как такое могло случиться? Кстати, каково происхождение слова «декан» и что оно буквально означает?

Вещества и организмы

Сад и огород химика

В журнале «Химия и жизнь» однажды был описан такой опыт. «Возьмите морковку. Самую обыкновенную. Отрежьте от нее зеленый хвостик, а вместо него вставьте стеклянную трубку. Если налить в трубку соленую воду, а морковку поставить в стакан с водопроводной водой, то спустя некоторое время вы заметите, что уровень воды в трубке начал ползти вверх».

Получается, что морковка работает как насос, нагнетая воду в трубку.

В популярных книгах по ботанике можно найти описание другого опыта. Если из картофеля вырезать кубик и поместить его в воду, то в пресной воде кубик набухает, в малосоленой не изменяется, а в сильносоленой – съеживается.

1. Как называется описанное явление поднятия воды в трубке и как оно объясняется? Почему в трубку надо наливать не чистую воду, а именно раствор (в данном случае – раствор соли)? Где еще можно увидеть проявление данного явления?

2. Существует красивый опыт, который называется «Сад химика». В разбавленный раствор силиката натрия Na₂SiO₃ помещают кристаллы различных окрашенных солей, например синего медного купороса, розового хлорида кобальта, зеленого хлорида никеля. При этом из кристалла начинают медленно расти и ветвиться разноцветные «водоросли». Как объяснить это явление?

3. Морковь мелко натерли, тщательно растерли получившуюся кашицу до гомогенной массы, 10 г которой залили водой до общего объема 0,5 л, и налили доверху в широкую стеклянную трубку. Верхняя часть трубки была закрыта пробкой, через которую была пропущена вертикально длинная тонкая стеклянная трубочка, а нижняя часть трубки была закрыта полупроницаемой мембраной из целлофана. Когда широкую трубку с гомогенизированными клетками моркови поместили в чистую воду при 20 ℃, уровень жидкости в узкой трубочке начал повышаться. Считая объем жидкости в тонкой трубке пренебрежимо малым по сравнению с общим объемом, оцените, на какую высоту поднимется жидкость в узкой трубочке. Химический анализ показал, что в моркови из неорганических солей находится в основном хлорид натрия (150 мг в 100 г тканей), а из растворимых органических соединений – глюкоза, фруктоза и сахароза с содержанием соответственно 2,5; 1,0 и 3,5 г на 100 г.

Указание: давление в трубке выражается той же формулой, что и давление идеального газа. Значение газовой постоянной R = 8,31 Дж/(моль · К).

Есть еще порох в пороховницах

Для изготовления черного пороха нужна селитра – нитрат калия (KNO₃). Откуда ее брали московские оружейники во времена Ивана Грозного? Выберите правильный ответ и аргументируйте свой выбор:

а) получали из навоза и других органических отбросов;

б) получали из азота воздуха, превращая его в аммиак и далее – в азотную кислоту, из которой получали селитру;

в) добывали из природных залежей на Урале;

г) импортировали из Чили, где были огромные запасы природной селитры.

Свободу катионам калия!

Когда растение пускает корни в глинистую почву, оно извлекает необходимый ему калий (ионы калия внедрены в кристаллическую решетку алюмосиликатов – минералов, из которых состоит глина), «впрыскивая» понемногу в глину ионы водорода, которые занимают в алюмосиликате те места, где раньше были ионы калия, и как бы «вымывая» их. Освободившиеся из плена катионы K⁺ усваиваются корнями.

1. Почему при неграмотном массированном введении нитрата калия в глинистые почвы растения погибают? (Подсказка: избыток калия не убивает растения.)

2. Оценку качества калийных удобрений по традиции принято выражать процентным содержанием не калия, а его условного оксида К₂О. Может ли какое-либо вещество «содержать» больше 100 % К₂О? Свой ответ аргументируйте, а если необходимо, приведите примеры.

3. В природе калий встречается в виде минералов сильвина (KCl), сильвинита (KCl · NaCl) и др. Определите качество (т. е. содержание К₂О) чистого минерала сильвина как калийного удобрения.

4. В калиевой руде содержится сильвин (KCl) и пустая порода; по данным анализа, в руде 15,3 % К₂О. Сколько пустой породы в этой руде?

Указание: атомную массу калия принять равной 39, хлора – 35,5.

Отчего страдают ананасы на Гавайях?

На Гавайях есть плоскогорье, где почва окрашена в красный цвет, так как содержит более 20 % оксида железа (Fe₂O₃). Тем не менее ананасы, растущие на этом плоскогорье, страдают от недостатка железа. Страдать по этой причине могут и люди. При железодефицитной анемии (малокровии) снижается количество гемоглобина в крови. Для лечения назначают внутрь препараты железа. В старом справочнике по лекарственным средствам написано, что взрослым назначают порошок железа восстановленного – по 1 г на прием или таблетки «Бло», содержащие 0,03 г железного купороса. Более эффективны современные препараты, например «Ферроплекс», одна таблетка которого содержит 0,05 г железного купороса и 0,03 г аскорбиновой кислоты.

1. Почему ананасы на Гавайях при избытке железа в почве страдают от его недостатка? Как этот недостаток можно восполнить?

2. Почему распространенный минерал железа – красный железняк (Fe₂O₃) – называется также гематитом? Какие слова в русском языке имеют тот же корень?

3. Какую функцию в крови человека играет железо?

4. Что такое «восстановленное железо» и как его можно получить? Приведите уравнение реакции.

5. Почему восстановленное железо при приеме внутрь усваивается организмом? (Если можете, приведите уравнение химической реакции.)

6. Что такое железный купорос? Как вы думаете, для чего к нему в современном лекарственном препарате добавляют аскорбиновую кислоту (в некоторых препаратах ее заменяют глюкозой, лимонной кислотой, сорбитом)?

7. После ответа на предыдущие вопросы вам несложно будет ответить на этот: в какой форме железо лучше усваивается растениями и животными – в виде двух– или трехвалентного?

«А в разинутый рот он вливает азот…»

Великий немецкий химик Юстус Либих (1803–1873) впервые указал, что для повышения урожайности необходимо возвращать почве минеральные вещества. Эти воззрения он изложил в книге «Химия в применении к земледелию и физиологии растений» (1840).

Изначально Либих полагал, что минеральные удобрения должны содержать только калий и фосфор, тогда как третий необходимый компонент, азот, растения сами могут усваивать из воздуха.

Вероятно, это суждение было основано на опытах известного французского агрохимика Жана Батиста Буссенго (1802–1887). В 1838 году Буссенго посадил семена некоторых растений в почву, не содержащую азотных удобрений, а через три месяца срезал ростки. С помощью химического анализа он определил содержание азота как в семенах, использовавшихся для посадки, так и в выросших из них растениях. Результаты были такими:

Отсюда был сделан вывод о том, что растения в принципе могут усваивать азот прямо из воздуха. Однако вскоре выяснилось, что это не так.

1. Объясните, в чем, так сказать, корни этой ошибки.

2. Если, как мы сейчас знаем, растения не усваивают азот, то почему масса азота почти во всех растениях оказалась выше, чем в семенах, из которых их выращивали? Из ответа на предыдущий вопрос вы уже понимаете, почему так произошло с клевером и горохом. А как можно объяснить небольшой рост в случае пшеницы?

3. Как могли в середине XIX века определить содержание азота в органических веществах?

Альтернатива солнечной ванне

Всем известны организмы-фотосинтетики. Их источник энергии – солнечный свет. Кроме того, есть и хемосинтетики – организмы, получающие энергию, окисляя соединения серы, железа или азота. Приведите примеры реакций, которые могут осуществлять хемосинтетики для получения энергии, необходимой для их жизнедеятельности.

Макияж для растений

Листья многих водных растений (в основном их верхняя часть) покрыты тонким слоем карбоната кальция. Как это явление связано с фотосинтезом?

Деревья неопределенных лет

Стандартный способ определить возраст спиленного дерева, не прибегая к сложным измерениям, – сосчитать число годовых колец на пне. Однако есть на Земле места, где этот способ не годится. Где они расположены?

Кисель в кожуре

Если свежезамороженную хурму оставить нагреваться на воздухе, то после оттаивания она мало будет отличаться от свежей. Если же ее опустить в теплую воду, то оттаявший фрукт будет похож на кисель в кожуре. Почему так происходит?

«Мафусаил» среди трав

В 1960 году Нобелевская премия по химии была присуждена американскому физикохимику Уилларду Франку Либби (1908–1980) «за разработку метода использования углерода-14 для датирования в археологии, геологии, геофизике и других науках». Метод основан на том, что во всех живых организмах содержание небольшой примеси радиоуглерода (изотоп углерода ¹⁴C, период полураспада 5730 лет) в обычном углероде постоянно и такое же, как в углекислом газе воздуха (в расчете на 1 моль углерода). После гибели организма содержание в нем ¹⁴C медленно снижается – в два раза каждые 5730 лет, поэтому анализ оставшегося ¹⁴C позволяет определить, например, возраст деревянных предметов из египетских пирамид или угля из костра древнего человека.

1. Почему, несмотря на постоянный распад, содержание ¹⁴С в углекислом газе воздуха постоянно?

2. Почему в живых организмах содержание ¹⁴C постоянно (такое же, как в углекислом газе воздуха)?

3. Почему после гибели организма содержание в нем радиоуглерода начинает уменьшаться?

4. В двух пещерах нашли сталактиты – свешивающиеся с потолка известковые сосульки, образующиеся при просачивании и испарении природной воды, содержащей гидрокарбонат кальция. Оказалось, что в сталактитах из первой пещеры содержание радиоуглерода в СаСО₃ почти такое же, как и в углекислом газе воздуха, тогда как сталактиты из второй пещеры вообще не содержат радиоуглерода. Объясните этот факт. (Указание: приведите уравнения реакций, протекающих при образовании раствора гидрокарбоната кальция и при его испарении.)

5. Однажды измерение содержания ¹⁴C в траве, выросшей около одного из деревьев в центре Москвы, на Садовом кольце, показало, что возраст травы составляет более 5000 лет! Попытайтесь объяснить странный результат.

Рыбонька моя, ты не простудилась?

В одной научно-популярной статье по биологии сказано: «Если бы зимой, подо льдом, поставить плавающей в речке рыбе градусник, то любая рыба продемонстрировала бы нам, что температура ее тела – те самые 4 ℃, ниже которых никогда не охлаждается жидкая вода в природе».

1. Согласны ли вы с этим утверждением? Свой ответ поясните.

2. При каких температурах в принципе может существовать жидкая вода?

Красна птица перьями

Перья многих птиц, крылья бабочек и жуков часто имеют яркую окраску; при этом перья и крылья могут не содержать никаких красителей. Какими механизмами может быть вызвана окраска?

Чистоплотные четвероногие

Наверное, вы видели, как тщательно умывается кошка: вначале вылизывает себя языком (принимая временами весьма смешные позы), затем чистит лапой. Однако ни один владелец собаки не может похвастаться, что хотя бы один раз видел, чтобы так же аккуратно умывался его питомец. Почему же так по-разному ведут себя эти домашние животные?

«Мельканье брачущихся пар…»

Животные обладают развитой системой химической сигнализации, при которой вещество, выделяемое одним животным, вызывает ту или иную реакцию другого животного. Известно, например, насколько нюх собаки тоньше нашего. Несравнимо более чувствительны органы обоняния насекомых. Сигналом для них являются особые вещества – феромоны (др.-греч. φέρω – «несу», ὁρμάω – «возбуждаю»). Чувствительность к ним удивительна. Например, муравьи вида Atta texana используют метиловый эфир 4-метилпиррол-2-карбоновой кислоты, чтобы метить свои тропы. Всего одного миллиграмма этого соединения достаточно, чтобы пометить тропинку втрое длиннее земного экватора! Муравью достаточно синтезировать для своих надобностей миллиардные доли грамма этого соединения.

Еще более чувствительны к феромонам бабочки – их самцы чувствуют присутствие самок на расстоянии нескольких километров. Некоторые бабочки обнаруживают присутствие феромонов, если в 1 см³ воздуха содержится одна-единственная молекула! Для сравнения: человеческий нос наиболее чувствителен к соединению, которое называется винным лактоном: мы чувствуем его при концентрации 10^–17 г/см³, что при молекулярной массе 134 соответствует 45 000 молекул/см³.

Оцените, какое количество (в молекулах и в граммах) своего феромона (полового аттрактанта) должна выделить самка бабочки и с какой скоростью, чтобы самец, находящийся на расстоянии 2 км и чувствующий феромон при концентрации 1 молекула/см³, почувствовал его присутствие и смог долететь до самки. Считайте, что в сторону самца дует слабый ветер (4 км/ч), самцы могут находиться на высоте до 100 м над поверхностью земли. Молекулярную массу феромона примите равной 200.

Муравьи-тяжеловесы и другие уникумы

Почему маленькие животные могут совершать работу, которая совершенно непосильна для человека? Например, муравей тащит груз, который человек (с учетом разницы в размерах) не смог бы сдвинуть с места; блоха прыгает на высоту, во много раз превышающую ее размер, и т. д.

Мышиный аппетит

Почему чем меньше млекопитающее, тем чаще оно должно есть? Например, самое маленькое млекопитающее на планете – этрусская мышь (ее масса всего 1,5 г) – погибает от переохлаждения, если не поест всего несколько часов.

Мышиная диета для слона

Оцените, какая температура тела была бы у слона, если бы он поглощал на единицу массы столько же еды, сколько мышь, т. е. если бы в его организме была такая же удельная мощность тепловыделения. Сколько пищи в сутки в расчете на единицу массы должен поглощать слон (по сравнению с мышью), чтобы температура их тела была одинаковой?

Температуру тела мыши принять равной 37 ℃, скорость теплоотвода считать пропорциональной разности температур тела и воздуха (принять ее равной 20 ℃), калорийность пищи мыши и слона считать одинаковой.

Для простоты оценки поверхности можно считать, что мышь и слон имеют форму шара.

Потягаться с Солнцем

Сравните удельную мощность тепловыделения своего тела и Солнца. Данные для расчета: масса Солнца 2 · 10²⁷ т; каждый квадратный метр земной поверхности, расположенной перпендикулярно солнечным лучам, ежесекундно получает от Солнца энергию 1,4 кДж; почти вся энергия съеденной вами за сутки пищи (ее калорийность, если вы не сладкоежка и не страдаете отсутствием аппетита, составляет примерно 2500 ккал) идет на поддержание постоянной температуры вашего тела.

Выберите подзарядку: сахар или сало?

При сгорании 20 г жира выделяется 780 кДж энергии, которой достаточно для нагревания 75 л воды на 2,5 ℃. Как изменится температура тела человека, после того как он съел бутерброд с куском сала такой массы?

Выберите правильный ответ или предложите объяснение сами, если считаете, что его нет среди перечисленных:

а) не изменится, так как в организме жир не сгорает, а превращается в другие соединения;

б) не изменится, так как превращение жира в организме идет медленно;

в) не изменится, так как жир не усваивается организмом;

г) ненадолго увеличится примерно на 2,5 ℃.

Если вы не любите сало, считайте, что выпили сладкий чай с несколькими кусками сахара по 10 г каждый (при сгорании 10 г сахара выделяется 115 кДж энергии).

Теплоемкость человека примерно равна теплоемкости воды, масса взрослого человека – примерно 70 кг.

У космонавта иссякает воздух

В жилом отсеке космического корабля объемом 50 м³ отказала система регенерации воздуха. Сколько времени один космонавт сможет прожить в таком отсеке до прибытия аварийного корабля?

Указание: смерть от удушья в изолированном помещении наступает не из-за нехватки кислорода, а из-за повышения концентрации углекислого газа – примерно до 7 % по объему; в среднем один объем СО₂ выделяется при поглощении 1,2 л О₂.

«Избыточная» вода

Эксперименты, проведенные с американскими космонавтами в 1960-х годах, показали, что человек, находящийся в замкнутом пространстве, выпивая 2 л воды в сутки, выделяет (в основном с мочой и немного с потом) 2,4 л воды. Как можно объяснить такое расхождение?

Предосторожности аквалангиста

1. Почему при всплытии с аквалангом надо энергично выдохнуть воздух?

Выберите правильный ответ и поясните свой выбор:

а) иначе воздух в легких может разорвать их;

б) иначе кровь насытится углекислым газом;

в) иначе наружное давление воды раздавит грудную клетку;

г) иначе испортится акваланг.

2. Почему после глубокого погружения под воду (даже в водолазном костюме) нельзя быстро всплывать на поверхность?

а) Растворенный в крови азот при всплытии образует газовые пузырьки, которые закупоривают кровеносные сосуды.

б) На глубине вода очень холодная, а у поверхности теплая, поэтому при быстром подъеме повреждается водолазный костюм.

в) Сильное сопротивление воды при быстром подъеме приведет к недопустимому перегреву организма.

г) Быстрое движение в воде привлечет внимание хищных морских животных (например, акул и спрутов), которые могут атаковать человека.

3. Почему на глубине свыше 2 м невозможно дышать через трубочку, выставив ее над поверхностью воды?

а) Давление воды сдавливает трубку.

б) Воздух, проходя по длинной трубке, сильно нагревается.

в) Воздух на глубине, испытывая давление, становится слишком плотным для дыхания.

г) Мышцы, расширяющие грудную клетку на вдохе, не могут преодолеть давление воды.

Три воина залегают на дно

Три воина, спасаясь от погони, решили спрятаться в озере под водой. Чтобы их не было видно в воде, каждый срезал себе для дыхания трубочку из тростника длиной 3 м. Диаметр внутреннего отверстия трубок оказался разным: 5, 12 и 25 мм. Погрузившись на небольшую глубину, где давление воды невелико, каждый выставил свою трубку, которая почти во всю свою длину торчала из воды, рядом с растущим тростником. Все воины обнаружили, что под водой дышать через трубочку трудно, но хуже всего пришлось воинам с самой узкой и самой широкой трубкой. Почему?

Дело пахнет чесноком

У человека, который поел чеснока или лука (растения рода Allium), сильно пахнет изо рта. Как показали анализы, запах чеснока обусловлен в основном диаллилдисульфидом, а запах лука – аллилпропилдисульфидом. Известно, что ни тщательное полоскание рта, ни чистка зубов не избавляют от запаха (его можно только заглушить другим запахом).

1. Попробуйте объяснить приведенный факт.

2. Запишите формулы указанных веществ.

3. Откуда берется сера для синтеза пахучих соединений?

Казус Каренина

У некоторых людей есть привычка щелкать суставами пальцев. Результатом таких упражнений является довольно громкий треск, вызывающий раздражение одних и зависть других (которые так делать не умеют). Объясните, почему щелкают суставы пальцев.

Не всякому слуху верь

Прочитайте выдержку из книги Дж. Кимбла и Н. Джармези «Обнаружение пороговых сигналов и принятие решения» (1968). Все ли здесь верно?

«Абсолютный порог для слуха настолько мал, что, если бы ухо было лишь немного чувствительнее, мы могли бы слышать случайные удары молекул по барабанной перепонке. Иначе говоря, достаточно давлению воздуха сместить барабанную перепонку всего лишь на 0,0000000001 см, чтобы мы услышали звук. Слуховые клетки внутреннего уха обнаруживают движения, амплитуда которых составляет менее 1 % диаметра молекулы водорода».

«…Зло еще не так большой руки…»

Люди с близорукостью или дальнозоркостью испытывают неудобства при чтении и вынуждены пользоваться очками.

1. Какие линзы должны быть в очках у близорукого и у дальнозоркого – рассеивающие («уменьшительные», минусовые) или собирающие («увеличительные», плюсовые) и почему?

2. Почему при ярком освещении люди с небольшой близорукостью или дальнозоркостью могут читать без очков?

3. Как вы думаете, откуда произошло слово «близорукость»? (Подсказка: если вы думаете, что это слово значит, что человек «близко видит свою руку», то вы ошибаетесь; слово «рука» здесь ни при чем.)

Око видит далёко

1. В газете «Новости и Биржевая газета» от 12 января 1895 года была помещена такая заметка: