Капля

name='105pt0pt1'>и

С'

разбиваются на капли. Эти капли падают в изолированные подставки

А

и

А'

со вставленными воронками.

С

соединен провод­ником с

А',

а

С'

с

А.

Если

С

заряжен положительно, то образующиеся внутри

С

капли заряжаются отрицательно и отдают свой заряд

А

, заряжая тем самым

С'

отрицатель­но. Из-за отрицательного заряда

С'

образующиеся внутри него водяные капли получают положительный заряд и разряжаются в

А',

увеличивая его положительный заряд. Заряды

С

,

А'

и

С', А

возрастают до тех пор, пока изоля­ция препятствует проскакиванию искры».

Идея Кельвина изумительна по простоте и очевидности, и мы в своей лаборатории решили воплотить ее в реаль­ных каплях и металлических бездонных цилиндрах и ста­канах. Все, что изображено на рисунке, мы разместили под стеклянным колпаком, оградив от различных внешних воздействий, а от цилиндров С и

С'

вывели из колпака проводники и присоединили их к двум одинаковым метал­лическим шарикам диаметром 1 см. Шарики укрепили на специальной подставке, и расстояние между ними сделали неизменным — 1 мм. Затем, открыв зажимы, дали возмож­ность каплям падать и начали наблюдать: подсчитывали число упавших капель и следили, когда между шарами проскочит искра.

В тот момент, когда проскочила искра, между шарика­ми была разность потенциалов 3000 вольт! Никто в наши дни не пользуется капельным методом, чтобы создавать высокие напряжения,— существуют способы помощнее... И все же нельзя не понять Эйнштейна, который был вос­ хищен кельвиновской идеей.

В мемориальной статье Эйнштейн рассказал еще об одной идее Кельвина, имеющей прямое отношение к кап­ле. Кельвин заинтересовался следующим вопросом: как зависит давление пара жидкости вблизи поверхности от степени ее искривленности? Если рассуждать предметно, то речь идет о том, насколько отличается давление пара вблизи изогнутой поверхности водяной капли от давления пара вблизи плоской поверхности воды, налитой в широ­кое блюдце. В поисках ответа па этот вопрос Кельвин рассуждал так. Допустим, что в сосуд с жидкостью по­гружена тонкая трубка, внутренний радиус которой

R

.

Если жидкость не смачивает материал, из которого сдела­на трубка, то ее уровень в трубке расположится ниже, чем в широком сосуде, в который налита жидкость. Произой­дет это по причине очевидной: в связи с тем что жидкость не смачивает стенок трубки, поверхность жидкости в ней будет выпуклой, полусферической, именно поэтому к жид­кости будет приложено давление, направленное внутрь, то самое лапласовское давление, с которым мы уже встре­ чались, обсуждая опыт Плато. Под влиянием этого давле­ний уровень жидкости в трубке опустится ровно настолько, чтобы давление из-

sa

разности уровней жидкости в труб­ке и вне ее в точности равнялось лапласовскому. Его ве

личину мы

знаем:

Р

_л

= 2

α

/

R

Разность уровней

h

обусловит 

давление

Р

=

ρ

gh

.

Буквами обозначены следующие ве­личины:

α

— поверхностное натяжение жидкости,

ρ

— ее плотность,

g

— ускорение силы тяжести. Приравняв два

эти давления, мы убедимся, что разница уровней

h

=

2α/

ρ

gR

.

Таков результат первого этапа рассуждений Кельвина.

 

К расчету влияния кривизны поверхности жидкости на дав­ ление пара над ней

Второй этап — естественное продолжение первого. Над всей поверхностью жидкости — и той, которая в трубке, и той, которая в широком со­суде,— имеется пар этой жид­кости, однако не везде дав­ление, оказываемое им на жидкость, одинаково: несколько большим оно будет над по­ верхностью жидкости в труб­ке, так как слой пара над ней толще на величину

h

.

Очевид­но, дополнительное давление этого слоя равно

Δ

Р

=

ρ

₀

gh,

где

ρ

₀

— плотность газа, которая много меньше плот­ности жидкости. Величину

h

мы знаем — она была найдена на первом этапе рассужде­ний — и, следовательно, можем определить величину

Δ

Р.

Она очень важна, и поэтому формулу, которая определяет эту величину, мы вынесем на отдельную строку: