ЦТТ "Городской" г.Липецка

Трескучий мороз. Прихожу домой, а тут неожиданность — в квартире холодно. Трогаю батарею — как лед. «Опять авария, - думаю. - Включу-ка я рефлектор». Дома нет никого из старших, но мама разрешила мне включать его самому. Нужно только отодвинуть электроприбор от занавески и проверить, не лежат ли рядом какие-нибудь бумаги или другие предметы, которые могли бы загореться. Наш рефлектор очень старый. Спираль, намотанная на короткий толстый стержень из огнеупорной глины (шамота), установлена посередине вогнутого металлического зеркала. Зеркало закреплено на подставке. Мама называет рефлектор солнышком, потому что от него идут приятные теплые лучи.

Ну вот. Включил я наше солнышко и сразу же забеспокоился. Спираль раскалилась, а из обогревателя стали доноситься какие-то странные шорохи и треск. А как он разогрелся!

- Бедный старикан! - сказал я сочувственно. - Видно ты уже совсем выбился из сил, а судя по скрипу, тебя замучил ревматизм...

- Ну, знаешь ли, - перебил меня обиженный голос, - я, конечно, не юноша, но все же... - голос явно доносился из рефлектора.

- Да, да это я к тебе обращаюсь, твое домашнее солнышко. Ничего со мной не случилось. Я по-прежнему в полной исправности, и нет у меня никакого ревматизма. Просто, пока хорошенько не разогреюсь, я должен немножко поворчать и потрещать. Вынуждают меня к этому законы физики. Столько раз меня включали при тебе, и ты никогда ничего не слышал?

- Как-то не обращал внимания, - оправдывался я.

- А что же тебя так обеспокоило на этот раз?

- Какие-то шорохи, скрип, треск, - начал перечислять я.

- Ну, это лишь последствия. А я имел в виду физические явления. Спрашивал о причинах этих звуков.

Я призадумался: в рефлекторе происходит много различных физических явлений. Со всеми или с каким-то одним из них связаны эти акустические эффекты?

- Составьте мысленно перечень физических явлений, происходящих в рефлекторе, - посоветовал солнышко, как бы угадав мои мысли, - и начни по очереди анализировать их.

- Прежде всего нужно отметить, что ты выделяешь тепло и немножко светишься.

- А почему я выделяю тепло?

- Потому, что через тебя проходит электрический ток.

- Правильно. Значит, первое, основное физическое явление — прохождение электричества. Если бы не электрический ток, не было бы ни обогрева, ни свечения, - объяснило солнышко. - При прохождении электрического тока выделяется определенное количество тепла, в результате чего повышается моя температура и я действую как обогреватель.

- И светишься, - добавил я.

- Да. Свечение моей спирали — результат нагревания, а не самого электрического тока. А теперь попробуем определить, служит ли электрический ток непосредственным источником шумов.

- Пожалуй, нет.

- Постарайся вспомнить, как действует электрический кипятильник в стакане с водой, и прислушайся ко мне еще раз.

Я прислушался. И подумайте только, занятый разговором, я и не заметил, что обогреватель утих и продолжал работать в полной тишине. Так же тихо ведет себя кипятильник, опущенный в воду.

Я поделился своими наблюдениями с рефлектором.

- А какой из этого вывод?

- Если бы сам электрический ток издавал звуки, то шум не умолкал бы все время, пока обогреватель включен в сеть. Но ведь кипятильник работает тихо, и ты тоже перестал шуметь. Значит, дело не в электрическом токе, - с видом победителя закончил я.

- Браво, - подхватило меня солнышко.

- А что дальше?

- Теперь нужно заняться свечением спирали, - предложил я.

- Ладно, но прежде, чем сделать это, давай сразу же исключим свечение как причину шумов, - предложил обогреватель.

- Это само собой разумеется. - Если бы их причиной было свечение, они не умолкали бы до самого конца, ведь спираль светится все время, а звуки слышались в самом начале.

- Прекрасно. А каковы последствия нагревания спирали? - продолжал рефлектор.

Я снова задумался. Каким образом повышение температуры спирали может повлечь за собой акустические эффекты? Ничего путного не приходило на ум.

- Возьми пластмассовый бидон или пластмассовую бутылку, скажем, из-под растительного масла, - отозвалось солнышко. - Закрой сосуд поплотнее и полей на него горячей воды, а потом крутой кипяток.

Я взял бутылку. Под воздействием горячей воды она разбухла, а от кипятка раздулась еще больше.

- Выводы? - спросило солнышко.

- В результате нагревания воздух в бутылке расширяется тем сильнее, чем выше температура, - ответил я.

- Повтори тот же опыт с бутылкой, наполнив ее холодной водой.

На этот раз мне пришлось нагревать бутылку дольше. Она разбухла, но не так, как в первом случае.

- Вода тоже расширяется при нагревании, хотя и гораздо меньше, чем воздух, - объяснил я.

- И все другие вещества тоже, как правило, расширяются при нагревании, правда, в разной степени, причем, расширяются тем больше, чем сильнее их нагревают.

- Почему «как правило»? - спросил я.

- Потому что некоторые немногочисленные вещества ведут себя как раз наоборот. Возьмем, к примеру, резину, она от нагревания сокращается. Но это совсем другая история, она уведет нас в сторону. Я сделан из таких материалов, которые расширяются при нагревании.

- Значит, дело обстоит так: когда я включаю тебя в сеть и через тебя начинает идти ток, сначала разогревается спираль.

- А керамический стержень, на который она намотана? Что происходит с ним?

- Стержень нагревается медленнее, так как ему передается тепло от спирали, - ответил я. - А раскаляющаяся металлическая спираль расширяется быстрее, чем шамот. Тот за ней поначалу просто не успевает. При таком быстром расширении спираль как бы увеличивается в объеме и перемещается в выемках стержня. И вот она-то при этом шелестит, трещит и поскрипывает.

- А что происходит потом? - спросил старый рефлектор.

- После того, как спираль хорошо раскалится и займет новое положение на стержне, а стержень за это время тоже нагреется от спирали, все успокаивается. Больше ничего и не может произойти! Ведь температура всех твоих частей уравнивается, все расширяется и шуметь больше нечему.

- Поздравляю! - воскликнуло солнышко и добавило. - Ну коли ты уже во всем разобрался, ответь на последний вопрос: что будет, когда ты меня выключишь? Я помогу тебе найти ответ. Вспомни, какие результаты дали ответы на расширение воздуха и воды в бутылке. Сейчас сделай так: наполни бутылку первый раз холодным воздухом, а другой — холодной водой. В обоих случаях крепко завинти крышку, нагрей крутым кипятком, а затем остуди холодной водой. Ответить на мой последний вопрос помогут тебе не сами опыты: а выводы, которые ты из них сделаешь.

З. Плохоцкий