Длинное замыкание

Ученые из Троицка пытаются ответить на вопросы читателей и объяснить, почему некоторые явления происходят именно так и никак иначе.

XXI век… А все равно в приметы веришь. Сирень зацвела — похолодает, дожди и грозы начнутся. Поэтому с прогулками у воды будьте осторожны: во время грозы она — прекрасный проводник тока. Почему? На этот и другие вопросы ответил руководитель отдела Института спектроскопии РАН в Троицке, заведующий кафедрой теоретической физики МПГУ Андрей Наумов.

Вся ли вода прекрасно проводит электрический ток?

Как оказалось, нет! Абсолютно чистая вода проводить ток не будет, потому что в ней нет солей и примесей. Они-то и виновники всего.

— Если, например, добавить в обычную воду поваренную соль (NaCl), то она распадется на положительно заряженный ион натрия и отрицательно заряженный ион хлора. Они — носители электрического тока, — объясняет Андрей Наумов.

А если не добавлять... Вот, например, родниковая вода. Она же чистейшая! Но, как оказалось, нет. И по своей электропроводимости ни в чем не уступит воде, которая льется у нас из-под крана.

Понятно, что и вода в реке — хороший электропроводник. И с морем все ясно. Оно богато на соли и примеси. И, что самое интересное, артезианская вода, которая считается чистой, безопасной и добывается из подпочвенного слоя, тоже их совсем не лишена. Остается вопрос. Абсолютно чистая вода вообще существует?

— Ею с некоторой натяжкой можно назвать дистиллированную воду, — продолжает Андрей Наумов.

Она почти полностью очищена от различных примесей. И ток проводить не будет. Получить ту самую абсолютно чистую воду очень сложно. Она является прекрасным растворителем.

А вот от кого такой чистоты не ожидаешь, так это от дождика! Дождевая вода очень плохо проводит электрический ток, потому что по своим свойствам она схожа с дистиллированной. К слову, то, что происходит с ней в природе: испарение, а потом конденсация — это и есть процесс дистилляции.

Почему есть короткое замыкание, а длинного не бывает?

Если вы зададите такой вопрос электрику, то он очень сильно рассмеется и воскликнет: «Да не бывает же такого!» А все потому что дело здесь вовсе не в электричестве, а в термине.

— Как он появился, доподлинно неизвестно, — говорит Андрей Наумов.

Но предположения есть. И прежде чем понять значение, вспомним, что такое напряжение. Представьте розетку, от которой протянуты два провода. По одному идут положительно заряженные частицы, по другому — отрицательно. Провода находятся близко друг к другу. И замыкание начнется тогда, когда они перетрутся между собой, а разнозаряженные частицы соприкоснутся, то есть выйдут наружу и встретятся. Так как расстояние между проводами короткое, значит, и замыкание такое. Чтобы получилось длинное, частицам нужно «пройти» большое расстояние. А такое просто невозможно.

— Можно еще предположить, что сам процесс замыкания ограничен по времени. Поэтому оно и короткое, — думает Андрей Наумов.

Почему металлические предметы холодные, а пластмассовые — теплые?

Мы, предметы, вещества — все умеет «принимать» тепло и проводить его по телу. Так же и металл с пластмассой.

— Существуют и соответствующие термины. Теплопроводность (энергия идет от более нагретой части тела к менее нагретой) зависит от того, насколько хаотично в веществе двигаются частицы (атомы, молекулы, электроны). Теплоемкость помогает понять, сколько теплоты поглощает тело во время нагревания, — рассказывает Андрей Наумов.

Так устроена природа: металлы проводят тепло быстрее, чем пластмасса. А вот теплоемкость у них меньше.

— Когда мы прикасаемся к металлу с температурой 25 градусов Цельсия рукой (более нагретым телом), тепло быстро распространяется по всему объему материала. Мы «ощущаем» температуру металла, меньшую по сравнению с температурой руки. В случае с пластиком теплота не успевает «отводиться». Температура становится близкой нам, пластмасса кажется теплой, — объяснил ученый.