На пепельнице лежит папироса (рис. 85). Она дымится с обоих концов. Но дым, выходящий через мундштук, опускается вниз, между тем как с другого конца он вьётся вверх. Почему? Ведь казалось бы, с той и с другой стороны выделяется один и тот же дым.
Мы уже описывали раньше часы без завода— вернее, без намеренного завода,— устройство которых основано на переменах в давлении атмосферы. Опишем теперь подобные же самозаводящиеся часы, основанные на тепловом расширении.
Механизм их изображён на рис. 82. Главная часть его — стержни Z1 и Z2, сделанные из особого металлического сплава с большим коэффициентом расширения. Стержень Z1, упирается в зубцы колеса X так, что при удлинении этого стержня от нагревания зубчатое колесо немного поворачивается. Стержень Z2 зацепляет за зубцы колеса Y при укорочении от холода и поворачивает его в том же направлении. Оба колеса насажены на вал W1, при вращении которого поворачивается большое колесо с черпаками. Черпаки захватывают ртуть, налитую в нижний жолоб, и переносят в верхний; отсюда ртуть течёт к левому колесу, также с черпаками; наполняя последние, ртуть заставляет колесо вращаться; при этом приходит в движение цепь KK, охватывающая колёса К1 (на общем валу W2 с большим колесом) и К2; последнее колесо закручивает заводную пружину часов.
Древнегреческий механик Герои Александрийский, изобретатель фонтана, носящего его имя,— оставил нам описание двух остроумных способов, с помощью которых египетские-жрецы обманывали народ, внушая ему веру в чудеса. На рис. 79 вы видите пустотелый металлический жертвенник, а под ним скрытый в подземелье механизм, приводящий в движение двери храма. Жертвенник стоял снаружи его. Когда разводят огонь, воздух внутри жертвенника вследствие нагревания сильнее давит на воду в сосуде, скрытом под полом; из сосуда вода вытесняется по трубке и выливается в ведро, которое, опускаясь, приводит в действие механизм, вращающий двери (рис. 80). Изумлённые зрители, ничего не подозревающие о скрытой под полом установке, видят перед собой «чудо»: как только на жертвеннике запылает огонь, двери храма, «внемля молитвам жреца», растворяются словно сами собой…
Мы рассмотрели уже несколько мнимых «вечных двигателей» и выяснили безнадёжность попыток их изобрести. Теперь побеседуем о «даровом» двигателе, т. е. о таком двигателе, который способен работать неопределённо долго без всяких забот с нашей стороны, так как черпает нужную ему энергию из неистощимых её запасов в окружающей среде.
Общеизвестен шуточный вопрос: что тяжелее — тонна дерева или тонна железа? Не подумавши, обыкновенно отвечают, что тонна железа тяжелее,— вызывая дружный смех окружающих.
Шутники, вероятно, ещё громче рассмеются, если им ответят, что тонна дерева тяжелее, чем тонна железа. Такое утверждение кажется уж ни с чем не сообразным,— и, однако, строго говоря, это ответ верный!
Дело в том, что закон Архимеда применим не только к жидкостям, но и к газам. Каждое тело в воздухе «теряет» из своего веса столько, сколько весит вытесненный телом объём воздуха.
Кому случалось наливать через воронку жидкость в бутылку, тот знает, что нужно время от времени воронку приподнимать, иначе жидкость из неё не выливается. Воздух в бутылке, не находя выхода, удерживает своим давлением жидкость в воронке. Правда, немного жидкости стечёт вниз, так что воздух в ней чуть сожмётся давлением воды. Но стеснённый в уменьшенном объёме воздух будет иметь увеличенную упругость, достаточную, чтобы уравновесить своим давлением вес жидкости в воронке. Понятно, что, приподнимая воронку, мы открываем сжатому воздуху выход наружу,— и тогда жидкость вновь начинает литься.
Кому случалось наливать через воронку жидкость в бутылку, тот знает, что нужно время от времени воронку приподнимать, иначе жидкость из неё не выливается. Воздух в бутылке, не находя выхода, удерживает своим давлением жидкость в воронке. Правда, немного жидкости стечёт вниз, так что воздух в ней чуть сожмётся давлением воды. Но стеснённый в уменьшенном объёме воздух будет иметь увеличенную упругость, достаточную, чтобы уравновесить своим давлением вес жидкости в воронке. Понятно, что, приподнимая воронку, мы открываем сжатому воздуху выход наружу,— и тогда жидкость вновь начинает литься.
Неужели и над этим можно задуматься? Конечно. Мы приставляем стакан или ложку с жидкостью ко рту и «втягиваем» в себя их содержимое. Вот это-то простое «втягивание» жидкости, к которому мы так привыкли, и надо объяснить. Почему в самом деле, жидкость устремляется к нам в рот? Что её увлекает? Причина такова: при питье мы расширяем грудную клетку и тем разрежаем воздух во рту; под давлением наружного воздуха жидкость устремляется в то пространство, где давление меньше, и, таким образом, проникает в наш рот.