Ученые объяснили необычное поведение капель воды на покрытой маслом поверхности
На разогретой и покрытой маслом сковороде капля воды быстро закипает и движется из стороны в сторону благодаря реактивной тяге пара.
©Kripa Varanasi, Victor Leon, MIT
Капля воды легко и быстро «скользит» по раскаленной поверхности сковороды. Это поведение хорошо известно и изучено. Его связывают с эффектом Лейденфроста: если поверхность нагрета выше точки кипения жидкости, под каплей моментально образуется прослойка пара. Она замедляет испарение самой капли и снижает трение между ею и поверхностью, позволяя двигаться по ней, словно по льду. Любопытно, что эффект Лейденфроста проявляется и в такой далекой области, как появление араниеформ — «паукообразных» геологических образований на Марсе.
Однако, если сковорода покрыта маслом, температура кипения которого намного выше, паровой прослойки не появляется. Тем не менее капли скользят по такой поверхности намного легче, чем по чистой. Наблюдения показывают, что скорость их может быть в 10 и даже в 100 раз выше. Объяснить подобный эффект удалось лишь недавно. Об этом рассказывается в статье Крипы Варанаси (Kripa Varanasi) и его коллег из Массачусетского технологического института (MIT), опубликованной в журнале Physical Review Letters.
Ученые провели наблюдения с помощью микроскопа и высокоскоростной видеокамеры, способной снимать до 100 тысяч кадров в секунду. Оказалось, при соответствующих значениях температуры, вязкости и толщины жирного слоя масло образует тонкое покрытие на капле. Температура кипения этого покрытия намного выше, чем у воды. Поэтому, когда она начинает испаряться — прежде всего с нижней стороны, которая находится ближе к раскаленной поверхности, — под слоем масла образуются крошечные пузырьки.
Неравномерные бугры снижают сцепление капли с поверхностью. К тому же эти заполненные паром полости затрудняют передачу тепла и еще создают температурные неоднородности, которые вызывают вибрацию капли и облегчают ее движение. При этом давление внутри таких пузырьков быстро растет, пока масляный слой не разрывается. Вырываясь наружу, пар толкает каплю вперед с помощью реактивной тяги, словно воздух, вылетающий из продырявленного шарика.
Почему капельки воды на разогретой сковороде крутятся на ней более минуты прежде чем исчезнуть
Эрнест Резерфорд занимался исследованиями в основном в области физики и однажды заявил, что «все науки можно разделить на две группы — на физику и коллекционирование марок». Однако Нобелевскую премию ему вручили по химии, что стало неожиданностью как для него, так и для других учёных. Впоследствии он замечал, что из всех превращений, которые ему удалось наблюдать, «самым неожиданным стало собственное превращение из физика в химика».
—>СТАТИСТИКА —>
—>МЫ ВКОНТАКТЕ —>
—>НЕМНОГО РЕКЛАМЫ —>
Наши спонсоры
Описание:
Если капнуть воды на раскаленную пластину (сковороду или очень горячий утюг), то, казалось бы, капля должна быстро испариться (чем горячее, тем быстрее), но этого не наблюдается. Образовав маленький шарик, шипя и подпрыгивая, капля очень медленно превращается в пар. Как объяснить это явление?
Объяснение:
Под капелькой образуется упругий слой пара. Он является плохим проводником тепла, поэтому капля испаряется медленно.
Подробнее:
Данное явление долгоживущих капель является проявлением поверхностного или пленочного кипения и называется эффектом Лейденфроста.
Вот, что пишет о данном эффекте Джерл Уокер (перевод с англ.):
«Моя бабушка однажды показала, как пленочное кипение помогает определить, достаточно ли разогрелась сковородка для блинов. После того как она немного нагрела пустую сковородку, она брызнула на нее несколько капель воды. Капли с шипением испарились за несколько секунд. Их быстрое исчезновение показало ей, что сковорода еще недостаточно горяча для теста. Нагрев сковороду сильнее, она повторила проверку, брызнув еще воды. В этот раз капли свернулись в шарики и крутились на металлической поверхности более минуты, перед тем, как исчезнуть. Теперь сковорода была достаточно горяча для блинного теста.
Для изучения бабушкиного опыта я нагрел плоскую металлическую пластину лабораторной горелкой. Контролируя температуру пластины термопарой, я аккуратно ронял каплю дистиллированной воды из шприца, расположенного точно над пластиной (шприц дал мне возможность получать капли одинакового размера). Капля падала в углубление, сделанное в пластине молотком с шаровым бойком. Уронив каплю, я изучал время ее жизни на пластине. Затем я нарисовал график зависимости времени жизни капель от температуры пластины (рис.3). У графика есть интересный пик. При температуре пластины от 100°С и приблизительно до 200°С каждая капля растекалась по пластине тонким слоем и быстро испарялась. При температуре пластины около 200°C капля сворачивалась и жила около минуты. При более высокой температуре пластины водяные шарики не держатся так долго. Подобные эксперименты с водопроводной водой дали график с более плоским пиком, возможно из-за того, что взвешенные частицы прорывают слой плохо проводящего тепло пара.
Рисунок 1. Кривая времени жизни капли воды на горячей поверхности
Тот факт, что капля воды, нанесенная на металл, температура которого гораздо выше температуры кипения воды, живет долго, был впервые описан еще в 1732 году, но достаточно широко не исследовался до 1756 года, пока Иоганн Готлиб Лейденфрост не опубликовал свой "Трактат о некоторых свойствах обычной воды". Из-за того, что работа Лейденфроста не переводилась с латыни до 1965 года, она оказалась мало известной. Тем не менее, сейчас именно его имя связывается с явлением долговременности жизни капли на горячей пластине. Кроме того, температура, соответствующая пику полученного мною графика зависимости времени жизни капли от температуры поверхности (рис.1), называется точкой Лейденфроста.
При температуре пластины ниже точки Лейденфроста вода растекается по пластине и быстро отводит тепло от нее, что обеспечивает полное испарение капли за несколько секунд. Когда температура равна или выше точки Лейденфроста, нижняя часть капли, нанесенной на пластинку, почти мгновенно испаряется, и давление образовавшегося пара не позволяет остальной части капли коснуться пластины (рис. 2).
Рисунок 2. Парящая капля над горячей пластиной в поперечном сечении
Слой пара постоянно пополняется за счет дополнительной воды, испаряющейся с нижней поверхности, благодаря теплу от пластины, которое излучается и проводится сквозь пар. Хотя толщина слоя менее 0,1 мм у наружной границы и около 0,2 мм в центре, он резко замедляет испарение капли. Таким образом, пар поддерживает и защищает каплю в течение минуты или около того.
Чтобы показать течение пара из-под капли Лейденфроста, можно посыпать пластину мелким порошком. Когда капля будет кружиться по пластине, пар, идущий из-под нее, будет сдувать с пути крупицы порошка.
Аналогичные опыты можно проводить не только с водой, но и с другими жидкостями. Для уксуса, например, точка Лейденфроста соответствует температуре около 250°С, для спирта — около 150°С. »
P.S.
Также рекомендуем ознакомиться со статьей журнала Квант:
М. Голубев, А. Кагаленко/ Капля на горячей поверхности
Источник:
Статья «Кипение и эффект Лейденфроста». Автор: Джерл Уокер. Государственный Университет Кливленда )
Почему капли воды скользят и парят на горячих поверхностях?
Капли воды словно танцуют по поверхности горячей сковороды из-за «эффекта Лейденфроста». Этот эффект приводит к образованию паровой подушки между жидкостью и поверхностью, которая удерживает капли в воздухе.
Когда вы что-то готовите, как узнать, достаточно ли нагрета сковорода для начала приготовления? Один из надежных способов проверить это — разбрызгать несколько капель воды на сковороду. Если капли сразу же превратятся в водяной пар, это означает, что сковорода горячая, но недостаточно горячая. Если же капли воды плавают и кружатся по сковороде некоторое время, прежде чем испариться, это означает, что сковорода раскалена до предела и готова к серьезным кулинарным экспериментам.
Этот простой трюк используется в наших домах уже очень давно, но что-то в нем кажется неправильным. Мы знаем, что вода испаряется при температуре около 100 °С, поэтому логично, что при более высоких температурах испарение будет происходить еще быстрее, верно? Если это так, то почему жидкая вода скачет по поверхностям, температура которых намного выше температуры ее кипения?
Что происходит с водой на горячей поверхности?
Температура кипения воды составляет около 100 °C на уровне моря, но почему вода закипает именно при этой температуре? Температура, говоря простым языком, является мерой кинетической энергии измеряемых частиц. Это означает, что при более высоких температурах частицы обладают более высокой кинетической энергией. Следовательно, они движутся более энергично, легче разрывают свои связи и постепенно расширяются до парообразного состояния. Именно поэтому вода испаряется при контакте с телом при температуре около точки кипения.
Если поместить каплю жидкой воды на поверхность, температура которой немного ниже точки кипения, то капля сплющится и будет медленно нагреваться. Однако если поверхность находится вблизи точки кипения, мы наблюдаем, что капля испаряется почти мгновенно, сопровождаясь шипящим звуком.
А что происходит, когда поверхность намного горячее, чем точка кипения воды? Испаряется ли она сразу же? И да, и нет.
При температуре, значительно превышающей температуру кипения жидкости, происходит нечто интересное.
Поскольку поверхность очень горячая, в тот момент, когда основание капли воды касается горячей поверхности, она испаряется. Это мгновенное испарение создает паровую подушку между жидкой водой и нагретой поверхностью. Этот процесс называется «пленочным кипением» и является причиной «эффекта танцующей воды», более официально известного как эффект Лейденфроста.
Эффект Лейденфроста
Этот эффект возникает, когда жидкость соприкасается с поверхностью, температура которой намного выше температуры кипения жидкости.
Капля воды на очень горячей поверхности демонстрирует эффект Лейденфроста. (Фото: Cryonic07/Wikimedia commons)
Эффект Лейденфроста был впервые описан немецким теологом Иоганном Готлобом Лейденфростом в 1750-х годах в рукописи под названием «Трактат о некоторых качествах обычной воды». Он проводил эксперименты, помещая капли воды на раскаленную железную ложку, когда заметил нечто удивительное: вместо того чтобы сразу закипеть, капли, казалось, оставались на ложке. На самом деле, казалось, что капли поглощают тепло от раскаленной поверхности.
Чем вызван эффект Лейденфроста?
За эффект Лейденфроста отвечает паровая подушка, создаваемая во время кипячения пленки;
Во-первых, образующийся газообразный барьер действует как теплоизолятор. Теплопроводность водяного пара почти в 20 раз меньше, чем у жидкой воды. Следовательно, паровая подушка препятствует дальнейшей передаче тепла от поверхности к жидкому слою. Именно поэтому капля воды остается жидкой даже при таких высоких температурах, но в конце концов нижние слои испаряются, и капля постепенно исчезает.
Образовавшаяся паровая подушка имеет толщину около 0,2 мм в центре и 0,1 мм по краям. Даже если она очень тонкая, этот слой оказывает давление вверх, которое удерживает каплю жидкости в воздухе. Когда мы видим эту прослойку, кажется, что капля воды волшебным образом левитирует над горячей поверхностью.
Более того, паровая прослойка также чувствительна к возмущениям. Поскольку капля воды без усилий парит над газовой подушкой, трение резко снижается. Таким образом, небольшой бугорок или легкий наклон могут заставить каплю пронестись по поверхности. Теперь вы понимаете, почему левитирующие капли кажутся беспорядочно мечущимися по поверхности.
Температура, при которой возникает эффект Лейденфроста для жидкости, называется точкой Лейденфроста. Эта точка может варьироваться от жидкости к жидкости в зависимости от свойств жидкости и характера поверхности. В случае с жидкой водой эффект Лейденфроста может проявиться при температуре от 170 до 220 °C.
Проявляется ли этот эффект в других жидкостях?
Эффект Лейденфроста может наблюдаться у любой жидкости, вылитой на поверхность, температура которой выше точки кипения. На самом деле, есть несколько интересных научных экспериментов, в которых используется этот удивительный эффект.
Эксперимент с расплавленным свинцом
Вы когда-нибудь видели, как люди погружают руки в расплавленный свинец, а затем вытаскивают их, не получая при этом ни единого ожога? Секрет этого заключается в эффекте Лейденфроста.
Температура расплавленного свинца может колебаться в пределах 300-400 °C, что намного выше температуры кипения воды. Прежде чем окунуть руки в свинец, люди сначала смачивают руки, окуная их в жидкую воду. Затем, когда рука погружается в расплавленный свинец, вода, находящаяся на ней, образует слой пара, который действует как изолирующая перчатка, предохраняя руку от ожогов. Однако этот эксперимент может стать чрезвычайно опасным, если руку оставить в расплавленном свинце надолго.
Жидкий азот
Жидкий азот — еще одна жидкость, в которой легко проявляется эффект Лейденфроста. Если капнуть на поверхность при комнатной температуре или вылить в воздух, жидкий азот скользит по поверхности, как стеклянные бусинки. Это прекрасная демонстрация эффекта Лейденфроста. Температура кипения жидкого азота составляет около -196 °C. Обычная комнатная температура (20 °C) намного выше температуры кипения азота, поэтому жидкий азот испытывает пленочное кипение при обычных температурах.
Эффект Лейденфроста, проявляющийся при использовании жидкого азота
Есть ли у этого эффекта серьезное применение в реальной жизни, помимо крутых научных демонстраций? Да! На самом деле, эффект Лейденфроста применяется повсеместно — от струйных принтеров до ядерных реакторов.
Ядерные реакторы используют водяные теплообменники для контроля температуры. Здесь эффект Лейденфроста может оказаться злодеем.
При перегреве реакторов пленочное кипение приводит к образованию слоя пара, который, в свою очередь, препятствует передаче тепла от реактора к воде. Это делает теплообменник менее эффективным и влияет на правильное функционирование реактора. Следовательно, в ядерных реакторах эффект Лейденфроста всегда должен контролироваться, чтобы предотвратить ядерные катастрофы, подобные той, что произошла на Фукусиме.
Мы также можем использовать эффект Лейденфроста для манипулирования движением жидкостей. Ученые обнаружили, что если на горячей поверхности создать повторяющиеся острые гребни, то капли могут двигаться по ним, как по лестнице.
Также для перемещения капель воды по нужным путям используются специальные лабиринты, созданные с помощью рифленых поверхностей и гидрофобных покрытий. Этот вид управляемого движения жидкости имеет ряд интересных применений в генерации электрического тока и гидродинамике. Таким образом, будущая сфера применения эффекта Лейденфроста безгранична.
Эффект Лейденфроста — пример странной природы науки и термодинамики. Теперь, когда вы понимаете науку, стоящую за этим классным явлением, вы официально открыли способность заставлять капли воды левитировать и танцевать по команде!
Исследование повседневности
Законы природы одинаково хорошо работают в исследовательской лаборатории и за ее пределами. Каждый день мы имеем дело с физикой, химией и биологией, но не замечаем этого. Между тем, взглянуть на повседневность с точки зрения науки полезно, чтобы напомнить себе о том, насколько сложно устроен окружающий мир. Вместе с компанией Bayer рассказываем, как науки о жизни помогают увидеть сложные концепции в привычных вещах.
Подъем. Время: 6:30 утра
Каждый день начинается с того, что мы открываем глаза. Но пробуждаться организм начинает за некоторое время до этого, выходя из состояния сна постепенно. В какой именно момент мозг решает, что пора?
Наш организм умеет фильтровать нейронные сигналы, поступающие от сенсорного органа в мозг. Фильтрация может происходить на разных уровнях нервной системы: в спинном мозге, стволе мозга, таламусе, коре больших полушарий и некоторых других структурах. В результате на определенные уровни нервной системы поступает только часть информации, полученной предшествующими уровнями.
За счет существования таких механизмов в состоянии бодрствования мы очень хорошо воспринимаем сенсорные сигналы, а во сне — нет. Однако яркие стимулы, например яркий свет или громкий звук, могут с определенной легкостью запускать процесс пробуждения.
Важную роль в этом процессе играет ретикулярная формация. Это сетчатая структура, которая тянется вдоль всей оси ствола головного мозга. Практически все нервные сигналы, посылаемые в большой мозг по сенсорным путям, также поступают в ретикулярную формацию. Там оценивается их важность. Именно ретикулярная формация выполняет функцию фильтра, активируя кору только для обработки важных сигналов, но не для привычных или повторных сигналов.
Нейроны ретикулярной формации, особенно нейроны восходящей ретикулярной активирующей системы, играют решающую роль в поддержании бодрого состояния в течение дня и пробуждения ото сна.
После включения восходящей ретикулярной активирующей системы может пройти еще некоторое время до того, как человек окончательно проснется. Все дело в том, что для выведения всех «сонных» нейромедиаторов из вашего мозга требуется несколько минут. Именно поэтому, просыпаясь по будильнику, человек может ощущать навалившуюся слабость.
Умывание или душ. Время: 7:00 утра
Мы встаем с кровати и отправляемся в ванную, чтобы умыться или принять душ. Водные процедуры помогают нам окончательно проснуться — мы чувствуем себя бодрее. Побочным эффектом после контакта с водой может быть неприятное стягивание кожи и шелушение. Откуда это берется?
Начнем с того, что кожа — это три крупных слоя: эпидермис и дерма, под которыми находится гиподерма (подкожная клетчатка). Наружный слой — эпидермис кожи — это плоский многослойный ороговевающий эпителий. Многослойный — потому что включает в себя пять слоев: базальный, шиповатый, зернистый (живые клетки), блестящий и роговой (когда кожа шелушится, мы видим чешуйки этих слоев). Плоский он по виду клеток наружного рогового слоя. Ороговевающий — также из-за наличия рогового слоя.
Толщина и выраженность слоев разнится по всему телу. Например, блестящий слой есть только в сильно ороговевших участках кожи, на ступнях и ладонях. Эпителий на губах — тоже ороговевающий, но роговой слой там совсем тонкий. А вот внутренняя часть губы не ороговевает.
Кожа — это один из барьеров, отделяющих организм от внешней среды и возможных угроз: пыли и грязи, инфекционных агентов, токсических веществ. За барьерные функции кожи отвечает роговой слой эпидермиса. Сухость, которую может испытывать человек, обусловлена пониженным содержанием воды и межклеточных липидов в роговом слое, что вызывает нарушение нормальной функции клеток кожи и протекающих в ней ферментативных и синтетических процессов. Достаточный уровень воды в принципе очень важен для поддержания естественной структуры кожи и активности ферментов. Всему виной регулярные столкновения кожи с низкой влажностью, агрессивными моющими и дезинфицирующими веществами, ветром и солнечными лучами. Именно это приводит к сухости, шелушению, зуду, покраснению, микротрещинам и чувству стянутости кожи.
Для увлажнения рогового слоя важны как минимум два фактора: наличие межклеточных липидов, образующих барьерный слой и препятствующих выходу воды из кожи, и натурального увлажняющего фактора (НУФ). НУФ — комплекс молекул, обладающих способностью притягивать и удерживать влагу. Он состоит из различных аминокислот, солей и их метаболитов.
Для борьбы с сухостью кожи используются различные увлажняющие средства. Кремы, бальзамы, лосьоны предназначены для улучшения и поддержания барьерной функции кожи и для предотвращения ее высыхания.
В большинстве все они действуют на поверхности, устраняя лишь на некоторое время симптомы — недостаток увлажнения и чувство стянутости, в то время как для решения проблемы важно воздействовать на причину изнутри.
Новая линейка средств Бепантен®-Derma подходит для ежедневного ухода за сухой, очень сухой и чувствительной кожей. Особая формула лосьонов для тела содержит комбинацию из пяти активных компонентов, которая действует на причины сухости в глубоких слоях кожи.
Например, кожа губ особенно хрупка из-за тонкости рогового слоя ее эпителия, а кожа тела нуждается в постоянном уходе из-за воздействия щелочных очищающих средств — мыла или геля для душа.
Таким образом, использование увлажняющих средств является обязательной и неотъемлемой частью заботы о коже.
CH-20211117-95
Завтрак. Время: 8:00 утра
Наступает время завтрака. Почти наверняка нам понадобится плита и сковородка, а также немного масла. Иногда вода или масло, попавшие на раскаленную сковороду, не начинают кипеть, а недолго «прыгают» по поверхности. С чем это связано?
Дело в том, что при определенной температуре поверхности масло, попавшее на раскаленную сковороду, сначала немного левитирует над ее поверхностью. Это явление объясняется эффектом Лейденфроста: жидкость при контакте с поверхностью, температура которой превышает температуру кипения этой жидкости, образует теплоизолирующую прослойку, которая замедляет выкипание.
На сковороде, разогретой примерно до 200 °C (точка Лейденфроста), вода испаряется с такой скоростью, что между раскаленной поверхностью и каплей жидкости образуется тонкий слой пара. Он и не позволяет воде мгновенно перейти в другое агрегатное состояние. Капля все равно испарится, но это произойдет медленнее, чем если бы поверхность сковороды была нагрета до температуры выше кипения воды, но ниже точки Лейденфроста.
Путь на работу. Время: 9:00 утра
После завтрака мы отправляемся на работу. Возможно, мы садимся на общественный транспорт, в личную машину или берем такси. Но почему стекло прозрачное? На первый взгляд, детский вопрос, но ответить на него не так просто.
Стекло — некристаллическое, часто прозрачное аморфное твердое вещество. В масштабе атомов стекло имеет общие характеристики структуры переохлажденной жидкости, но также демонстрирует все механические свойства твердого тела. Мы легко убеждаемся в этом сами каждый день.
Чтобы разобраться, почему обычное стекло пропускает волны диапазона видимого света, нужно в общих чертах разобраться в атомной структуре стекла и выяснить, каким образом с ней взаимодействуют фотоны.
Электроны окружают ядро атома, занимая разные энергетические уровни. Чтобы перейти с более низкого на более высокий уровень, электрон должен обладать большей энергией. И, наоборот, чтобы переместиться с более высокого на более низкий уровень, электрон должен обладать меньшей энергией.
Взаимодействуя с твердым веществом, фотон может поглощаться, отражаться или проходить сквозь препятствие без изменений. Стекло — как раз второй случай: атомы в стекле имеют электроны на таких орбиталях, что для перехода на более высокий уровень им необходим толчок энергии, которой недостаточно у фотонов видимого света.
Таким образом, фотон проходит сквозь стекло, практически не сталкиваясь с его атомами. А вот ультрафиолетовые фотоны несут энергию, необходимую для перехода электронов с орбитали на орбиталь. Поэтому обычное оконное стекло в ультрафиолетовом свете совершенно непрозрачное.
Обед. Время: 13:00
Первые несколько часов трудового дня позади. Самое время отправиться в столовую, где на обед подают картофельный суп. Жители России привыкли к картофелю. Это питательная пища, богатая калориями, β-каротином, полифенолами, аскорбиновой и α-липоевой кислотами, селеном и пищевыми волокнами. Однако перед тем, как эта культура окажется в супе, картофель необходимо вырастить, защитить от болезней и вредителей.
Погубить картофель могут резкие и продолжительные холода, дожди и засуха. Кроме самого знаменитого вредителя, колорадского жука, опасность для картофеля представляют другие различные насекомые, например жуки-щелкуны, особенно их личинки — проволочники. Они повреждают клубни и стебли растения. В отверстия, проделанные проволочником, могут попадать грибы и бактерии, вызывая гниение урожая. Ряд грибов может приводить к фитофторозу и парше. Также картофель уязвим к более чем 20 вирусам. Это приводит к снижению урожайности растения и порче клубней.
Один из способов уберечь картофель — применение пестицидов, химических средств защиты, которые помогают бороться с вредителями и болезнями растений. Пестициды объединяют следующие группы средств: гербициды (защищают от сорняков), инсектициды (защищают от насекомых-вредителей), фунгициды (защищают от патогенных грибов) и некоторые другие группы соединений. В зависимости от химического состава пестициды различаются по степени опасности.
С 29 июня 2021 года Россельхознадзор контролирует использование пестицидов и агрохимикатов в сельском хозяйстве на государственном уровне. Для каждого из разрешенных пестицидов прописан регламент его применения: установлены предельные нормы применения, указаны способ и время обработки, целевые вредные объекты, на которые направлено действие препарата, а также меры по снижению опасности пестицида, предотвращению гибели пчел. Однако их рациональное применение не запрещено и помогает получать здоровый урожай.
«Эместо® Квантум» — инсекто-фунгицидный протравитель для защиты картофеля от грызущих и сосущих вредителей, а также от ряда заболеваний (в том числе грибных, поэтому это не только инсектицид, но и фунгицид), сохраняющихся с семенами и в почве. Этот протравитель эффективен в борьбе с проволочниками, колорадским жуком, тлей и некоторыми другими насекомыми. Также он помогает против таких болезней картофеля, как парша серебристая и обыкновенная и ризоктониоз.
Действие «Эместо® Квантум» обусловлено наличием двух компонентов: клотианидина и пенфлуфена. Клотианидин ингибирует передачу нервного импульса, из-за чего наступает гибель насекомого. Пенфлуфен ингибирует синтез фермента сукцинатдегидрогеназы, что приводит к нарушению двух важных процессов в клетке патогена: дыхания и образования клеточных мембран.
Перед выходом на рынок каждый пестицид проходит государственную регистрацию — сложную процедуру научно-исследовательских и правовых мероприятий, которая длится практически пять лет. В процессе регистрации пестицида оцениваются его биологическая эффективность, воздействие на человека и окружающую среду, определяются классы его опасности и выявляются все возможные риски применения. В ходе регистрации эксперты регулирующих органов дают полную экологическую оценку и рекомендации к применению для минимизации экологических рисков, а также делают заключение о возможности регистрации пестицида. Препараты, которые не проходят испытания на безопасность, не допускаются к выводу на рынки. А для пестицидов, разрешенных к применению, устанавливаются санитарные нормативы и экологические регламенты, которые можно найти в инструкциях к этим препаратам.
Несоблюдение норм и правил применения пестицидов может привести к неприятным последствиям: гибели посевов, накоплению химических веществ в почве, появлению в объектах окружающей среды патогенной микрофлоры и превышению нормативов содержания в продукции остаточных количеств пестицидов.
Перерыв на кофе. Время: 15:00
Половина рабочего дня позади. Требуется перезагрузка, и вместе с коллегами мы отправляемся на кофе-брейк. Если вы не пьете один и тот же кофе каждый день, то, возможно, замечали, что вкус может отличаться в зависимости от способа приготовления.
Кофе можно заваривать по-разному, и даже холодным способом. Это долгий (вплоть до суток) процесс, идущий при комнатной температуре. Как выяснили ученые, таким образом, особенно при условии средней обжарки, выделяется больше кофеина, чем при горячем заваривании. Ученые полагают, что связано это с большей продолжительностью холодной заварки кофе. А вот от степени помола концентрация кофеина при холодном заваривании почти не зависит, то есть удельная площадь поверхности никак не влияет на концентрацию.
Разнообразить кофейный напиток можно не только за счет другого способа приготовления. Многие любят смягчать кофейную горечь молоком или сливками. При этом холодные молоко или сливки обычно добавляются в горячий кофе.
Помните раскаленную сковороду, левитирующее масло и эффект Лейденфроста? В случае с кофе можно наблюдать похожий эффект: капля холодного молока может недолго левитировать над горячим кофе из-за эффекта Марангони. Холодная капля нагревается вблизи горячей поверхности кофе, а поверхность кофе, напротив, охлаждается вблизи капли. Происходит локальное изменение поверхностного натяжения и возбуждение потоков в кофе и молоке. Течение жидкости приводит к тому, что воздух медленнее уходит из пространства между ними — таким образом, недолгое время молоко находится в «подвешенном» состоянии над поверхностью напитка.
Ужин. Время: 19:00
Мы вернулись домой и готовим ужин. Одно неловкое движение — и на пальце образуется небольшой порез. Это довольно распространенная бытовая травма. Она вряд ли вызовет у кого-либо сильное беспокойство: спустя несколько минут кровь останавливается. Что произошло?
В случившемся важную роль играет система свертывания крови. Свертыванием крови называют сложный ферментативный процесс образования в крови нитей белка фибрина, который полимеризуется и образует тромбы. В результате кровь теряет текучесть, приобретая немного творожистую консистенцию.
Обычно это слаженный процесс, которой препятствует излишней кровопотере при травмах. Но иногда что-то идет не так и процесс нарушается в сторону гиперкоагуляции — повышенной свертываемости крови. Это приводит к увеличению риска развития тромбоза. Такое состояние может быть унаследовано или приобретено в течение жизни, однако чаще всего тромбоз возникает из-за совокупности как генетических факторов, так и факторов окружающей среды. Антикоагулянты — препараты, которые, уменьшая свертываемость крови, снижают риск образования кровяных сгустков крови в кровеносных сосудах и сердце, уменьшая вероятность наступления неблагоприятных сердечно-сосудистых событий.
Прогулка. Время: 20:00
Порез как будто спустил триггер, и на нас обрушивается усталость, которая накопилась за целый день. Мы отправляемся на вечернюю прогулку, чтобы снизить уровень стресса. И действительно — на улице чувствуется прилив хорошего настроения. С чем это связано?
Большая часть нейронов головного мозга человека задействована в управлении движениями, в запоминании двигательных программ. Часто для эффективной реализации движения их нужно повторять и проходить процедуру двигательного обучения. Для этого необходимо положительное подкрепление и эмоции.
Для этого есть нейромедиатор — дофамин, его основным источником являются нейроны компактной части черной субстанции (определенный участок среднего мозга). Их аксоны идут в базальные ганглии и там обеспечивают основу для формирования двигательных навыков. Также обучение происходит на уровне мозжечковых структур.
Самые разные типы движений, которые мы генерируем корой больших полушарий, «прописываются» в мозжечке базальных ганглиев после многократных повторов. Это происходит на фоне выделения дофамина, поэтому повторять движения приятно. Особенно эта система развита у маленьких детей, поэтому они охотно повторяют одни и те же действия.
Если у вас активно развита черная субстанция, по жизни вы можете быть очень активным. Вы будете охотно гулять и заниматься спортом, заряжаясь хорошим настроением. Биологический смысл двигательного обучения заключается в том, что для удовлетворения самых разных потребностей нужно хорошо двигаться — например, для ловли добычи или побега от хищника.
Спонтанная уборка. Время: 22:00
После прогулки нам все еще не очень хочется спать. Почему бы не почитать? Из-за плотного рабочего графика мы редко читаем и постоянно откладываем дела по дому — например, уборку. Неудивительно, что книжная полка успела покрыться слоем пыли. Откуда она берется, из чего состоит?
Пыль представляет собой мелкие твердые частицы органического или минерального происхождения. В домашней пыли могут встречаться чешуйки кожи, цветочная пыльца, волокна ткани и бумаги. Также в ее составе могут встречаться даже частички космического происхождения: это мелкие кусочки метеоритов.
В домашней пыли могут обнаруживаться даже крохотные клещи. Сам по себе такой клещ безопасен — он не портит продукты и не переносит заболевания или яйца паразитов. Однако продукты жизнедеятельности клещей домашней пыли — наиболее частая причина возникновения аллергии и одна из наиболее частых причин возникновения астмы. В пыли могут находиться и другие живые существа, например бактерии и грибки.
Состав пыли неодинаков и многое может рассказать о жильце дома. Вообще говоря, довольно важно понимать состав пыли, потому что некоторые ее «жители» могут вредить здоровью человека (например, устойчивые к антибиотикам бактерии или же аллергены), а некоторые, наоборот, могут быть даже полезны — пониженное разнообразие микробов в доме может объяснять рост числа аллергий у детей.
С помощью молекулярного анализа состава пыли и статистической обработки полученных данных уже в 2015 году ученые смогли вычислить пол жителей дома, примерное соотношение мужчин и женщин в нем и его географическое расположение по тому, какие бактерии и грибки присутствуют в домашней пыли. Также по наличию тех или иных бактерий в пыли оказалось возможным достаточно точно определить, живет ли в квартире кошка или собака.
В результате исследования, опубликованного в Proceedings of the Royal Society B, ученые пришли к выводу, что грибки в основном оказываются в доме извне, и если вам необходимо избавиться от каких-либо из них (например, из-за аллергии), то, скорее всего, придется сменить место жительства. В случае бактерий, напротив, большее влияние оказывают жильцы дома, а не география его расположения.
Чтение перед сном. Время: 23:00
Когда с уборкой покончено, можно наконец открыть книгу. Мы чувствуем характерный «книжный» запах. На самом деле, разные книги могут пахнуть по-разному.
Бумага в основном состоит из целлюлозных волокон. В отличие от целлюлозы, другие сопутствующие вещества (в основном гемицеллюлозы и лигнин) гораздо более уязвимы для реакций старения, вызванных повышенной влажностью или сильной сухостью, теплом и светом. Соответственно, старение бумаги сильно зависит от нецеллюлозных примесей, количество которых различается в зависимости от технологических методов, используемых при производстве бумаги. Добавки в бумагу (проклеивающие реагенты и вспомогательные агенты) также могут быть источником уязвимости бумаги.
Летучие органические соединения являются источником запаха книг. По мере старения бумаги некоторые химические реакции приводят к появлению этих летучих соединений. Например, в результате окисления целлюлозы образуются альдегиды и кетоны, а от разложения лигнина — ванилин. Некоторые книги могут неприятно пахнуть старой одеждой (за это, по-видимому, ответственен гексан) или мусором (из-за пропионовой кислоты). Ванилин, бензальдегид, фурфурол могут быть связаны с более приятными запахами миндаля, ванили, карамели, печенья и шоколада. Сладкий аромат также характерен для толуола и ксилола, а за травянистые древесные нотки ответственны такие альдегиды, как гексаналь, нонаналь и ундеканаль.
Чтение книги продолжается недолго — после насыщенного дня человека клонит в сон. Однозначного объяснения, почему чтение может усыплять, нет. Возможно, так происходит потому, что многие люди читают как раз в конце рабочего дня, прямо перед сном. И чаще всего — в удобной позе.