i
i
“5-3-Kuscer-naslov” — 2009/3/27 — 12:02 — page 1 — #1 i
i
i
i
i
i
List za mlade matematike, fizike, astronome in računalnikarje
ISSN 0351-6652
Letnik 5 (1977/1978)
Številka 3
Strani 188–192
Ivan Kuščer:
ENAJSTA ŠOLA IZ FIZIKE, III. Del
Ključne besede: fizika.
Elektronska verzija: http://www.presek.si/5/5-3-Kuscer.pdf
c© 1978 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije
c© 2009 DMFA – založništvo
Vse pravice pridržane. Razmnoževanje ali reproduciranje celote ali
posameznih delov brez poprejšnjega dovoljenja založnika ni dovo-
ljeno.
ENAJSTA šOLA IZ FIZI KE
3. DEL
POVRš INSKA NAPE TOST
O m i r u j oč i vodi bi člove k mis-
l il , da s koraj ni vr ed no r azpra -
vljati . Pa s i oglejmo ka pl j i ce,
kak o se v dežj u obešaj o na tele- .
fonsko žico ali na vodoravno ve- ·
j i co drevesa (5 1.3 0 ) . Vsi znamo
pove dati, da ka pl j i ce obstanejo
za radi pov ršin s ke napetosti, ki
s pa da med osnovne l astnosti vsa-
kr š ne kap ljevine. Povr šina kap-
l ji ce deluje kakor prožna koži ca 5 1. 30. Ka p l j ice na ve j ic i
in dr ž i ra vnovesje teži . - Za-
kaj pa se vod a ne porazdel i en ak omerno po ž i c i ali veji , tako
da bi na nj ej v isela ko t ka ka podo lga sta v reča ? - To je zato,
ker je vrečasta oblika labilna. ž e pri na j ma nj š i neenakomerno-
sti v debe li ni v reče se ravnovesje podre. Kj e r je vreča tanjša,
površinska napetost vodo močneje s tisk a in jo zato od tam izri-
ne. V treb uhi h pa se v r e č a še bo lj napihne, tako da nastanejo
kap l je .
Kaplje, ki pri veslanju šk r opij o na vse s t r a ni , vča sih š e ne-
kaj časa drč ijo po gladini, preden pot one jo. La hen veter pomaga,
da s e drseča kaplja obdrži dal j časa . Vi de t i je, da kaplja neka-
ko jaha na tank i zrač ni blazini, ki jo i ma pod s eboj. S ta nko
pipe t o se da jo tud i dom a v koza rc u nar ed i ti d r s e č e ka plje . Ven-
da r je za ta namen 50%-na meša nica a lko hola i n vode bol j š a kot
sa ma voda . (Ne vem, zakaj . )
Povr šins ka napetost vp liva t ud i na razširjanje drobnih valov
po vodni gladini . Zaradi nje potujejo hitreje, ka kor če bi vpli -
va la sa mo teža , kot j e t o pr i do lg i h valo vih . Nam esto da bi pi-
s a l i enač be , pa si r a j e og le j mo valove , ki j ih naredi tanka ve -
jica na gladini potoka ( 51. 3 1) ! Sl i ka je ra vno t a kš na , kot č e
18 8
-
Sl . 33. Razpokana skorja posušenega blata . Na desni sliki je veter že obru -
a,b sil robove posameznih kosov skorje, tako da so ostali le nekakšni
čepi.
bi vejico ena komerno pom ikali po stoječi vod i . Za veJ 1CO dobimo
klinaste va l ove , pri katerih znamo iz kota izračunati hi t r os t
va l ova nj a .
Opazimo, da k6t ni za vse va love ena k, iz česar sklepamo, da
je njih ova hitrost odvisna od valovne dolžine . Ta kemu pojavu
pravimo di sperzija. Tudi pred pa ličko je nekaj prav drobnih va-
lov , z valo vn imi do lžina mi samo po nekaj mi limetrov . Sklepamo,
da potujejo ta ki va lovi hitreje kot neko liko daljši. Iz površin-
ske napetosti vode so izračunali, da so valovi z valo vno ~olžino
1 ,7 cm najbolj počasni, i n s i c e r imajo hitrost 23 cm/s. še bolj
počasnih valov na vodi sploh ni . To pojasnjuje, zakaj zelo rahel
veter, pri katerem je hi trost zraka manjša kot 23 c m/s, sp lo h ne
more narediti valov.
189
Natančen opazovalec odkrije na gladini potoka še kako poseb-
nost. Kjerkoli zadeva tekoča voda ob pregrajo, se na gladini po-
javi nekakšna plavajoča nitka, ki se zvija sem in tja (51. 32) .
Včasih izgine, a se takoj spet pojavi. S potrpljenjem kmalu naj-
demo pojasnilo. Drobne smeti, ki plavajo na vodi, ob nitki sun-
koma zastanejo. če zapira pregraja gladino čez vso strugo, se za
nitko kmalu nabere cela smetana drobne nesnage. Da ni treba ča­
kati, potresemo potok z aluminijevim prahom, ki se ves nakopiči
za nitko in pokrije ta del gladine. Očitno se tu gladina sploh
neg i b1je, kot s e pred nit ko .
Spomnimo se, da mnoge nečistoče močno zmanjšajo površinsko
napetost vode! Takšna snov se rada kopiči na gladini in deluje
kot nekak dvodimenzionalni plin, ki gladino razganja . Ko mu pre-
grada zapre pot, se "dvodimenzionalni plin" kopiči pred njo, ker
ga stiska dotekajoča voda . Ko je "plina" dovolj, se vzpostavi
ravnovesje . Zamazani del gladine pokriva potem potok kot kaka o-
deja, tako da odteka voda pod njo. Sprednji rob odeje se zaradi
naleta tekoče vode nalahno privzdigne. Ta rob vidimo kot nitko.
S površinsko napetostjo pojasnjujemo, zakaj pivnik pije vodo
in zakaj zleze voda med zrnca prahu, ko ga namoči dež. če je
prah pravšne vrste, nastalo blato nabrekne, ker voda njegove
delce razmakne. Ko se osuši, pa se mora spet skrčiti. Najprej
se strdi v skorjo, potem pa razpoka (5.1.33) .
Posebno vlogo ima površinska napetost tudi pri drobnih kap-
ljicah, kakršne so v megli in v oblakih. Preden se lotimo te
razprave, pa moramo pogledati, kako kapljice sploh nastanejo. En
način je, da se vlažen zrak vzdigne, pri čemer se raztegne in
zato ohladi . Ko se ohladi do rosišča, tako da je dosežena nasi-
čana vl ažnost, se začnejo delati kapljice. Kadar čez gorski vrh
piha južni veter, se mu na vrhu rada naredi kapa. Kljub vetru
se kapa nikamor ne gane (Sl . 34) . Spredaj namreč venomer nasta-
ja, medtem ko zgineva na drugi strani, kjer se zrak ob spuščanju
stiska in zato segreva.
Ko privzdignemo pokrov lonca, v katerem se kuha kosilo , se
tudi naredi megla. Ko se para iz lonca pomeša z mrzlim okolnim
190
zrakom, nastane prenas ičeno vl a ž na zmes . Višek vod ne pare se t a -
koj kondenzira v kapljice. Toda, ko se primeša več in več okol-
nega zraka, ki ni nasičeno vlažen, kapljice spet izh lapijo, ta ko
da se megla razgubi (Sl . 35) .
Na prav podoben nač i n nas t a ne megla na me ji dveh raz lično
toplih zračnih plasti, če sta zadosti vlažni. Z vrha hriba vidi-
mo pravcato megl eno morje (Sl. 3 6 ) .
V j a s ni zimski noči se tla in zrak pri t leh zaradi sev anja
hitreje ohlajata kot vi š j e plast i ozrač ja. č e je ohladite v do-
volj huda, se zjutraj zbudimo v megli. Z vrha hriba pa spet vi-
dimo megleno morje (Sl. 37).
Marsikaj o nastanku megle zvemo pri opazovan ju s ledi, ki jih
po nebu rišejo letala. Sled nastane v dvojnem vzdo l ž nem vrtincu,
ki ga puščata kril i za seboj (Sl . 3 8) . Znotraj vrtinca je zaradi
zmanjšanega tlaka zrak nalahko ohlajen, tako da se naredi megla,
če je prvotna vlažnost že skoraj n a s i č e n a . Ko se vrtinec umiri,
se zrak segreje na prvotno temper aturo in meglena sled se razka-
di. Letalo vleče tedaj za seboj le razmeroma krat ko sled.
Veliko teže je razumeti, da sled vča sih sploh noče izginiti,
ampak sega čez vse nebo. Ka r na pr e j se s led debe l i, da dobi mo
nazadnje klobasast oblak ( Slo 39) . Se celo uro ga lahko gledamo,
dokler ga ne odnese veter. Sklepati moramo, da je bil zrak , ki
ga je letalo preletela, ne le oasičen z vlago, ampak ce lo malce
prenasičen. če je tako, pa spet ni jasno, zaka j se že sam od se -
be ni naredil oblak. človek bi mislil, da se mora i z prenasičeno
vlažnega zraka t akoj izločiti to liko kapljic, da je preos tali
zrak ravno n asičeno vlažen.
Tu pride na vrsto površ inska napetost, ki kap ljico sf1~ka, in
sicer tem bolj, čim manjša je . Zato majhna kap ljica raje izhla-
peva kot ve lika , tako kot se človek poti, če ga kdo stis ka . Na-
tančneje povedano : majhna kap ljica je v ravnovesju z zrakom sa -
mo, če je ta z vlago primerno prenas ičen . Kaplj ica zradijem
1 ~ m = 0,001 mm zahteva za ravnovesje vlažnost 100,1 %. Pri samo
100%- ni vlažnosti takšna kap ljica že v nekaj sekundah izhlapi .
.Le če vlažnost preseže 100, 1%, se bo kap lj ica začela rediti .
Zdaj nam ne gre v e č v glavo , da je na svetu sploh kaj oblakov
191
in megle. Kako neki lahko nastanejo v vl a ž nem zraku prvi zametki
kapljic, ki zahte vajo za radi svoje majhnosti veliko prenasiče­
nost? Kap ljica z radijemD,l 11 m zahte va vlažnost 101%, takšna z
radijem 0,0 1 11 m že 110 % in takšna zradijem 0,001 11m = 10 ~ celo
200 %. Ta ko st rašno pre nasičen z vlago pa zrak v naravi n i kda r ni .
Pomagajo kondenzacijska jedra, t o so de lci prahu in so l i, ki
de l uje jo kot za metki kap l j ic . V n i žj ih pl ast eh o z račja je ve č
t e h jeder i n večja so, t a ko da s e naredi megla, ka kor hitro zra -
s te re lativna vl až nos t preko 100 %. V ve l i ki v i š i ni , kjer l et a j o
l e t a l a , pa je zrak i zred no čist in vs eb uje le prav dro bna konden-
zac ijska jedra. Re l a t i vna vlažnost sme tam narasti ma lo čez 100 %,
ne da bi se začele de lati kapljice . Letalo s s voj i m vrtincem in
iz pušnim d imom pa zap lod i debe lejše ka pljice, ki ne morejo ve č
izh lapeti, am pak pri t egu j e j o na s e v i še k vodn e par e. Ta ko na sta-
ne t r aj en ob l ak .
Ivan Kuščer
SLIKE NE 2 . IN 3. STRANI OVITKA
Sl. 31 . Vejica dela kI inas te valove na glad in i pot oka.
Sl . 32 . " P l a va j oča nit" na glad in i potoka.
Sl . 34. Oblačna kapa na vrhu otoka.
Sl . 35 . Para i z lo nca nared i be lo meglo . Dim od ognja pa j e modri kast.
Sl . 36 . Megleno morj e v Lj ubljans k i kotl in i .
Sl. 37. Jutranje meg le no mo r j e v Bohinju .
Sl. 38 . Meg lena s led, ki jo nariše le t al o , se včasih kmalu razkadi.
Sl. 39 . Kadar je vlažnost nalahko prenasičena , pa se sled za le t a lom ne
r azgubi , ampak iz nje nastane oblak .
192