Важность жидкостей в нашей жизни

Кому интересны краны, шланги или плохо размешанный чай? Пыльные книжные полки не остановят мир. И даже плохие блендеры как-то справляются со своей работой. Действительно ли это важно? Как ни удивительно, ответ положительный.

Когда вы едете на работу на машине или велосипеде, аэродинамика делает вашу жизнь легче или труднее, заставляет вас тратить больше или меньше денег на бензин или доставляет в офис быстрее и с меньшими усилиями (если вы принимаете аэродинамическую позу и используете обтекаемый шлем). Что дает жизнь вашему дому? Электрический ток, бегущий по проводам, а также вода и газ, текущие по трубам, которые подчиняются всем законам гидродинамики. Законы гидродинамики обеспечивают здоровье: кровь течет по артериям и венам примерно так же, как вода в руслах рек, а воздух примерно так же наполняет ваши легкие. Так что гидро– и газодинамика зачастую важны для понимания всяких домашних прелестей вроде чистых книжных полок или хорошо размешанного чая. Жидкости дают энергию нашей жизни, а наука объясняет, как это происходит.

Глава 16. Вода, кругом вода

Из этой главы вы узнаете…

Что общего между булькающими водосточными трубами и перьевыми ручками.

Почему туалет – отличное место для того, чтобы сделать себе сандвич.

Почему обычная вода – лучшее средство для отопления дома.

Как наука может помочь вам сэкономить деньги на душе.

От воды никуда не деться. Малыши – пухленькие вместилища воды (они состоят из нее на 80 %, а взрослые – на 60 %)[260]. С Землей та же история: она на удивление странно названа, поскольку на самом деле на 75 % покрыта водой. А иногда кажется, что этот процент еще выше: если вы оказываетесь во влажном индийском муссоне или промозглой сырой зиме Северного полушария. Даже в наших домах царит вода. Вы можете думать, что главное в вашем доме – электричество. Но на самом деле это постоянно текущая и бурлящая вода.

Мне кажется, что лучшее время для того, чтобы поразмышлять о роли воды в нашей жизни, – когда вы нежитесь в теплой ванне, провожая взглядом разноцветные пузырьки геля и шампуней[261]. И чтобы подольше понежиться в этой благодати, есть все основания: вас охватывает блаженство, вы ощущаете расслабление и восстановление сил. Вот только одно, скорее всего, не приходит вам в голову, когда вы лежите в ванне или поете под душем: наука. Если отвлечься от вопросов гигиены, что вообще может дать наука для поддержания в порядке нашего тела? Ответ – очень многое. В заботе о теле важную роль играет вода, а в ее существовании – законы науки.

Почему мы любим воду?

Н2О – игривая, булькающая субстанция в каждой ванне – управляет нашей жизнью. Мы запускаем экспедиции на Марс со спускаемыми роботами, которые ищут эту волшебную, животворящую жидкость. Мы рассуждаем так: где есть вода, там есть жизнь. Бурлящие реки, вздымающиеся океаны, сверкающие озера и словно меховые туманы. В разных формах воды на Земле так много волшебства, что мы забываем о ее химической природе. В 1781 году блестящий английский ученый Генри Кавендиш провел знаменитый лабораторный опыт, обеспечив горение водорода в заполненном воздухом сосуде (в воздухе был кислород), в результате чего на стенках сосуда образовались капли влаги[262]. Если бы вся вода на нашей планете создавалась таким прозаическим способом, продолжали бы ей поклоняться с таким же рвением? Если бы она называлась «оксид водорода»[263], заказывали бы ее с таким же восторгом в дорогом ресторане?

▲ Использование воды в доме. Значения в диаграмме округлены. По данным Исследовательского фонда Американской водной ассоциации. Residential End Users of Water 1999 // US EPA, Indoor Water Use in the United States.

Вы можете легко понять важность воды в нашей жизни, всего лишь измерив ее объемы, которые расплескиваете вокруг себя. Средняя американская семья расплескивает, разливает, выпускает из кранов, смывает в туалете, превращает в пар около 1500 л воды ежедневно[264]. Вы наверняка воскликнете, что это невозможно! Но обычный домашний туалет сливает 12 л воды за раз, а какое-нибудь старье может превысить этот показатель и вдвое[265]. Даже экономичные стиральные машины на одну загрузку белья засасывают 35–50 л воды. Эти два важных домашних устройства выбирают почти половину ежедневно потребляемого объема воды. Полная ванна заглатывает около 100 л, на 5-минутный душ расходуется примерно столько же[266]. Оказывается, четырем людям нужно совсем немного времени для того, чтобы слить, истратить, спустить или использовать в душе около 80 ведер воды.

Мы очень любим воду. Когда официант приносит графин оксида водорода к вашему столу в ресторане, вы торопитесь наполнить свой стакан и тут же стукаете им о стол, требуя повторения. Что может быть чище, более жизнеутверждающе, чем вода? Однако, как мы узнаем из следующей главы, мы используем ее и для стирки одежды, потому что она прекрасный растворитель для множества химических соединений. На практике всё это означает, что «чистой воды» не существует. Даже водопроводная вода, которая считается чистой, полна растворенных в ней минералов (и много чего еще, о чем мы сейчас говорить не будем). Запасы воды на Земле ограничены и полностью возобновляемы. Каждый раз, когда вы пьете воду, вы проглатываете молекулы, которыми в свое время пописали Исаак Ньютон, Альберт Эйнштейн и все другие великие ученые[267].

Мы с удовольствием трем тело мочалкой с мылом и водой и схожим способом стираем нашу одежду, хотя могли бы использовать и иные методы. Одежду можно, например, чистить всухую, а принимать душ – с помощью нетоксичных химических веществ. Мы могли бы принимать и душ из тонкого песка так же, как реставраторы отчищают от вековой патины средневековые соборы. Мы могли бы начисто вылизывать себя, как кошки и коровы. Почему же мы этого не делаем? Потому что вода и мыло недороги, есть в изобилии и очень эффективны. Если исключить влажные салфетки (которые содержат мыльные растворы), я не могу припомнить ни одного другого способа очищения человеческой кожи, кроме воды и мыла. Экономическая отдача от изобретения каких-то других способов могла бы быть колоссальной (представьте себе, что удалось бы придумать ткань, которая за 30 секунд обтирания перед работой делала бы ваше тело чистым до скрипа и придавала ему медовый запах), но вряд ли современным изобретателям это придет в голову. А все потому, что пока мы воспринимаем воду как должное. Она подходит нам для всех наших нужд.

Согревающая вода

Когда вы раздеваетесь в старой холодной ванной, то хотите сразу согреться в горячей воде. Как мы видели в главе 2, вода обладает большой теплоемкостью . Чтобы нагреть литр воды на один градус, нужно больше энергии (примерно 4200 Дж), чем для нагревания на ту же температуру любого другого вещества. Причина в том, что молекулы воды состоят из очень легких атомов (атомы водорода вообще самые легкие, а атомы кислорода занимают в периодической таблице восьмое место), поэтому в воде больше молекул, чем в любом другом веществе. Каждая из них может поглотить определенное количество энергии, начав активные вибрации и движения. Так что большую теплоемкость воде придает именно огромное количество молекул.

И какова же она? Представьте себе, что вы наполнили чайник примерно литром воды, а затем (если бы это было возможно) отлили такой же чайник из цельного железа. Оба поставили на плиту и нагревали бы в течение какого-то времени, чтобы они поглотили одинаковое количество энергии. Вода в первом чайнике закипит. А что станет со вторым? Он, конечно, не расплавится, но станет очень горячим. Его температура достигнет 700 °C[268]. Тот факт, что нагревание воды требует такого огромного количества энергии, делает ее прекрасным средством для транспортировки тепла. Именно поэтому, когда вы сидите в теплой ванне и размышляете о научной природе воды, вода бурлит в батарее отопления на противоположной стороне ванной комнаты. Она делает ванную теплой и уютной.

Почему именно вода?

Вообще-то очевидной причины, по которой батареи центрального отопления заполнены водой, не существует. Точно так же они могли бы быть заполнены каким-нибудь маслом или газом. Это могли бы быть даже сплошные металлические стержни, которые переносили бы тепло из комнаты в комнату путем теплопередачи. Но такая система отопления просто не работала бы так же эффективно, как водяная. Представьте себе металлический стержень, который следовал бы по вашим комнатам причудливыми изгибами примерно по тому же пути, по которому проложены трубы центрального отопления[269]. Теперь представьте, как один конец этого стержня постоянно подогревается газовой горелкой или открытым пламенем (это детали). Чтобы этот стержень смог нагреть вашу комнату, он должен иметь достаточно высокую температуру (порядка 750 °C) и блестящие отражатели, которые направят тепло в помещение[270]. И в таком состоянии этот стержень должен был бы проходить по всем комнатам, лестницам и коридорам и возвращаться к источнику тепла.

Закон сохранения энергии утверждает: чтобы отопить помещения вашего дома, такой стержень должен терять столько же энергии, сколько отдает окружающему пространству. Он должен быстро охлаждаться и становиться все холоднее от комнаты к комнате. Он не может отдавать тепло в одной комнате и сохранять достаточно тепла для следующей. Для этого в последней комнате дома он должен был бы оставаться очень горячим. И первая комната на его пути должны быть более нагрета. Вывод таков: такой металлический стержень не может быть достаточно горячим, чтобы в равной степени обогреть все комнаты одинаково и не стать причиной пожара в доме.

Вода хорошо сохраняет тепло

Разве не странно, что раскаленный докрасна железный стержень не может обогреть дом? Ответ кроется в разнице между температурой и энергией. Инстинктивно мы полагаем, что горячие предметы содержат много тепловой энергии, но это не всегда верно. Как мы видели в главе 13, есть принципиальная разница между температурой объекта и заключенной в ней тепловой энергией. Именно поэтому холодный айсберг может содержать много тепла.

Любимый вопрос учителя физики таков: почему вы можете обжечь губы о начинку горячего яблочного пирога, но не обожжетесь о корочку жареной вермишели, хотя оба эти лакомства одинаковой температуры? Дело в том, что сухая корочка содержит сравнительно мало влаги, поэтому в ней заключено меньше тепловой энергии, чем в жидкой яблочной начинке, которая в основном состоит из воды. Когда ваш язык касается корочки вермишели, она быстро отдает тепло рту, но не обжигает его и быстро остывает. Когда то же происходит с яблочным пирогом, его жидковатая начинка отдает много тепловой энергии и может обжечь губы. Потому-то вы можете удержать голой рукой пирог «с пылу с жару», только что вынутый из печи и завернутый в алюминиевую фольгу. Алюминий обладает низкой теплоемкостью (примерно в пять раз ниже, чем вода), так что, когда вы касаетесь его и понижаете его температуру до температуры своего тела, он не отдает много тепла и не обжигает.

Но давайте все же разберемся, почему система отопления, заполненная водой, работает лучше, чем твердый отопительный элемент, который можно пропустить по дому. Как может вода в этой системе отдавать тепло в каждой комнате и сохранять достаточное его количество, чтобы отапливать следующие помещения? Всё снова объясняется высокой теплоемкостью воды – ее удивительной способностью удерживать тепло благодаря особенностям своего молекулярного строения. Удельная теплоемкость железа почти в девять раз ниже, чем воды. Когда килограмм разогретого железа остывает на 10 °C, он отдает в девять раз меньше тепловой энергии, чем когда на 10 °C остывает литр воды. Хотя при движении из помещения в помещение подогретая в отопительной системе вода постепенно остывает, она все равно отдает дому много тепла. И, конечно, обладая высокой текучестью, она может быть быстро возвращена в отопитель, чтобы повторить весь цикл.

Именно поэтому мы кладем в кровать для согревания бутыли или другие емкости с горячей водой, а не разогретые куски железа. В старину люди использовали медные грелки, которые были похожи на закрытые сковородки с длинными ручками, заполненные горячими углями. Поначалу они были горячими, но долго тепло не держали, поскольку медь обладает сравнительно небольшой теплоемкостью. К тому же они были небезопасны в использовании.

▲ Почему вода хорошо держит тепло. Вода держит тепло лучше почти всех веществ и материалов: у нее высокая удельная теплоемкость. Это означает, что нужно больше энергии (4 Дж), чтобы нагреть 1 г воды на 1 °C. Металлы имеют низкую удельную теплоемкость, потому что являются хорошими проводниками тепла (обладают высокой теплопроводностью). Приведенные выше данные по теплоемкости веществ измерены в соотношении 1 Дж / 1 г / 1 °C.

Бутыль с горячей водой, завернутая в толстую мягкую ткань, остается сравнительно теплой и наутро после того вечера, когда она была наполнена. И всё потому, что молекулы воды так хорошо сохраняют тепло. По тому же принципу работает и ваше тело. Почему вы так долго не можете согреться в постели? Потому что ваше тело – в основном вода.

Вода в движении

Готовность воды двигаться по трубам важна едва ли не столько же, сколько ее готовность сохранять тепло. Если бы она была более вязкой и медленно текла, а не перемещалась потоком, мы наверняка меньше ее использовали бы. Представляете, сколько времени занимали бы душ, посещение туалета, мытье посуды или стирка, если бы вода двигалась со скоростью, скажем, патоки. Центральное отопление на основе патоки все равно работало бы, но гораздо менее эффективно. Жидкость так же отдавала бы тепло в каждом помещении, но гораздо медленнее возвращалась в отопитель для повторного нагрева.

Водоснабжение и сантехника основаны на текучести воды и ее способности двигаться под давлением и силой земного притяжения: водонапорные башни всегда высокие и располагаются на возвышенностях. Когда вы поворачиваете кран дома, вода вырывается из него потому, что, например, на чердаке или крыше у вас стоит водяной бак, из которого она бежит вниз. Такое «низкотехнологичное» водоснабжение обычно очень эффективно, хотя и имеет свои недостатки. Быстро текущая по трубам под своим весом вода иногда сильно шумит. Вода – довольно тяжелое вещество, поэтому при прохождении системы труб из-за гравитации она приобретает значительную кинетическую энергию. Если вы быстро закроете кран, разбежавшаяся вода, ударившись о запор, частично вернется назад, как волна, ударившаяся о дамбу. При этом иногда возникает неприятный вибрирующий звук, который сантехники называют гидравлическим ударом (гидроударом).

Движение воды часто сопровождается движением воздуха. Иногда они перемещаются в противоположных направлениях. Вот простой опыт, который вы можете проделать дома (лучше над мойкой на кухне или над ванной). Возьмите использованную пластиковую бутылку любого размера, до предела наполните ее водой и плотно завинтите пробку. Сделайте булавкой небольшие отверстия в боковых стенках бутылки и посмотрите, что произойдет. Ничего. Из отверстий вода почти не выйдет, разве что всего несколько капель. А все потому, что давление воздуха закрывает отверстия. Отвинтите крышку – и вода потечет сквозь дырочки. Воздух устремится в бутылку через горлышко, выдавливая из нее воду.

В принципе вода может покинуть сосуд только тогда, когда ее место занимает воздух. Вы можете проверить это, опорожняя бутылку двумя нижеприведенными способами (для этого опыта используйте другую бутылку, без дырочек, иначе промокнете).

Наполните пластиковую бутылку водой по горло и оставьте ее открытой. Быстро переверните бутылку горлышком вниз и понаблюдайте, как быстро она опорожнится. Обратите внимание на то, что происходит в области горлышка. Там наблюдаются какие-то вихревые явления, а вода вытекает толчками, которые сменяются небольшими паузами? Здесь происходит борьба между воздухом и водой: воздух старается попасть в бутылку, а вода – вырваться из нее. Опустошение бутылки с водой по сути означает наполнение ее воздухом. Булькающие звуки возникают потому, что вода и воздух двигаются поочередно. Выливается порция воды, ее место тут же занимает воздух и т. д.

Снова наполните бутылку и попытайтесь вылить из нее воду немного иначе. Вы обнаружите, что это можно сделать гораздо тише (и часто гораздо быстрее), если из горизонтального положения вы лишь слегка наклоните бутылку в сторону отверстия. При этом вода будет вытекать через нижнюю часть горлышка, оставляя верхнюю часть открытой. Сюда будет поступать воздух. Получатся два ламинарных потока – воды и воздуха, которые параллельно и ровно текут в противоположных направлениях. Между ними не возникает турбулентных возмущений и смешивания. И вода вытекает из бутылки очень тихо.

Если вы хотите тихо освободить от воды раковину или мойку, вы можете использовать тот же принцип. Сток мойки обычно громко булькает, поскольку где-то в трубах под ней скапливается воздух. У большинства раковин и кухонных моек внизу есть изгиб трубы в виде буквы U. Это делается для предотвращения появления из мойки запахов. В нижней части изгиба обычно есть немного воды. Громкое бульканье возникает в самый последний момент освобождения раковины от воды потому, что она, разгоняясь по трубе, создает за собой частичный вакуум, который заставляет вибрировать ту ее порцию, которая всегда «сидит» в изгибе. Если при полной раковине вы придадите находящейся в ней воде вращение при помощи какого-то предмета, вокруг спуска возникнет водоворот и вода будет вытекать по его краям, оставляя середину пустой. Находящийся в этом месте воздух предотвратит бульканье. Научитесь вращать воду в мойке, и вы избежите неприятных звуков.

Вода и перьевая ручка

Всё это очень интересно, но практично ли? Конечно. Если вы старомодны, как я, и до сих пор используете перьевую ручку, чтобы писать письма и подписывать открытки, то увидите, что тот же принцип работает и в ней. Вы можете выпускать чернила тонкой струйкой на бумагу (когда хотите) или хранить их в ручке (когда ничего не пишете).

Перьевая ручка – маленькая бутылочка с цветной жидкостью без пробки. Если повернуть ее вертикально носиком вниз, то все чернила должны бы вылиться на бумагу. Это все равно что повернуть вертикально бутылку с водой. Но с ручкой такого не происходит, потому что ее кончик соединен с емкостью для чернил очень тонкой трубочкой, и давление воздуха не дает чернилам выливаться. Это похоже на бутылку с закрытой крышкой и дырочками по бокам. Как же тогда чернила попадают на бумагу? А здесь все уже похоже на то, как мы переворачиваем бутылку с водой горизонтально. В верхней части тонкой трубочки между пером и контейнером с чернилами есть узкий канал для поступления воздуха, а под ним три еще более тонких канала для выхода чернил. Они вытекают из ручки, когда в нее поступает воздух. Этому процессу дополнительно помогает еще явление, называемое капиллярностью . Когда вы водите пером по бумаге, ее волокна прилипают к перу и «вытягивают» из ручки чернила, молекулы которых поступают на бумагу непрерывной цепочкой. Но, конечно, чернила вытекают из ручки в первую очередь потому, что в нее поступает воздух.

Туалетные советы

Бо льшая часть домашней сантехники работает по одному принципу: внутрь сосуда поступает воздух, чтобы оттуда вытекала вода. В туалетах, например, вода смывается так быстро потому, что в бачках унитазов всегда много воздуха. Иначе вышло бы как с бутылкой с дырочками: вода не вытекала бы. В туалетных бачках стоят специальные клапаны. Кода вы смываете воду, в сливную систему поступает воздух, который уравнивает давление вытекающей воды. Сантехника и водоснабжение – наука о давлении воды и воздуха. Ее задача в том, чтобы воздух и вода работали в трубах нашего дома рука об руку.

Туалеты смывают отходы из чаши водой, когда она с большой скоростью проходит через нее. Собственно, это и есть слив. Но это не всё. Возьмите, например, ведро с водой и вылейте его по чайной ложке на содержимое унитаза. Вы будете разочарованы, потому что этого ведра для достижения нужного результата не хватит. Но тут нет ничего удивительного. Например, если у вас в бачке сломался клапан и ваш туалет течет, вы тоже не сможете смыть отходы.

Если самой воды недостаточно для того, чтобы смыть унитаз, в чем же здесь секрет? В туалетах используется маленький трюк – эффект сифона . Вода смывается потому же, почему раковина на кухне издает булькающий звук, когда освобождается от воды. В большинстве туалетов сливная труба позади чаши изогнута в виде буквы U или S, и небольшое количество воды постоянно находится в нижней части этого изгиба. С одной стороны, она служит естественным клапаном, который не дает запахам (и бактериям) заполонить ваш туалет. С другой – когда вы нажимаете на спуск унитаза и 12 л воды устремляются вниз, каждая капля из чаши давит на каплю в сифоне, выдавливая воду в выходную трубу. Здесь стоит вспомнить уравнение непрерывности. Когда большой объем воды врывается в чашу унитаза, скорость ее течения в узкой сливной трубе будет очень высокой. По мере истечения вода набирает скорость и «тянет» за собой другую воду, создавая мощный эффект «сифона» – засасывающий эффект в области относительно низкого давления с частичным вакуумом. В результате чаша унитаза освобождается быстро и с большой энергией.

Иногда для обслуживания унитазов сантехникам нужно удалить из них всю воду. И они используют хорошо известный старый трюк. Если вы выльете ведро воды в унитаз под нужным углом и с нужной скоростью, вы можете создать рукотворный сифон, который полностью высушит чашу унитаза. Этот трюк часто не срабатывает на новых экономичных аппаратах, у которых очень узкие сливные трубы. Не советую экспериментировать, если только чаша вашего унитаза не полностью свободна от отходов, а на вас одежда, которую вы не боитесь замочить. Если вы сделаете что-то неправильно, то полведра пахучей «туалетной воды» вполне могут обдать вас своей «свежестью».

Возможно, само слово «туалет» звучит неприятно, однако предусмотренные в его работе мощные потоки воды, естественные клапаны в сифонах и регулярное их мытье делают его на удивление гигиеничным. Ваш офис может быть гораздо грязнее. Микробиолог из Аризонского университета доктор Чарльз Герба дошел в своих умозаключениях до того, что безопаснее делать бутерброд на крышке унитаза, чем на рабочем столе, потому что на пространстве размером с почтовую марку в нормальном туалете обнаруживается всего 49 микробов, а на обычном столе в офисе их может быть до 10 млн[271].

Ванна или душ?

Если вы заботитесь об экологии и сохранении энергии или просто беспокоитесь о своих счетах за газ и электричество, вас должен интересовать вопрос, что лучше: мыться в ванне или под душем. На первый взгляд это просто: использование целой ванны горячей воды явно требует больше энергии (и денег), чем использование четверти ее объема (примерно столько нужно для того, чтобы за пять минут ополоснуться под душем). Если следовать выводам бережливого эколога Николя Терри, на обычную ванну уходит вчетверо больше энергии, чем на обычный душ, и вдвое больше – чем на душ Шарко[272],[273]. Как ни посмотри на проблему мытья, но душ всегда экономнее, чем ванна, не правда ли?

Возможно. Но следует призадуматься. Почему купание в ванне так неэкономно? Если вы живете в Англии или на Восточном побережье США и хотите поплавать в открытом море летом, вам нужен специальный костюм, перчатки и тапочки. Ведь вода, будучи намного плотнее воздуха, забирает тепло вашего тела почти в 25 раз быстрее, чем воздух сравнимой температуры[274]. В связи с высокой удельной теплоемкостью вода относительно долго остывает; но, остыв, она забирает много тепла из вашего тела. Именно поэтому ванна должна быть горячей: если она не греет вас и не заставляет потеть, то может легко охладить и заставить ваши зубы стучать. Вы можете спокойно принимать прохладный душ в течение нескольких минут, потому что на вас попадает и вас охлаждает относительно небольшое количество воды. Но вы не можете сидеть в холодной ванне с комфортом (и безопасно) в течение сколь-нибудь продолжительного времени, избежав озноба, который становится первым предвестником опасного и угрожающего жизни переохлаждения.

Я не нашел научных данных о средних температурах воды, которую люди используют для ванны или душа. Но можно легко (и справедливо) предположить, что для ванн они используют более горячую воду, поскольку понимают, что через 15–30 минут она может остыть. Поэтому обычно они залезают в ванну такой температуры, какую могут терпеть. На душе в моей ванной есть специальный термостат, который нужно переключать вручную, если хотите, чтобы температура воды была выше 38 °C. Но я думаю, что в ванну люди наливают даже более горячую воду. Получается, ванна менее экономична, чем душ, потому что при ее принятии люди используют не только больше воды, но и более горячую воду. А с учетом высокой удельной теплоемкости воды каждый градус, на который вы ее нагреваете, стоит дорого.

Если вас беспокоит стоимость ванн (для вашего кошелька или экологии Земли), душ кажется более щадящим вариантом. Или нет? Чем на бо льшую мощность и температуру вы включаете души и чем дольше им наслаждаетесь, тем ближе он становится по затратности к ванне. Не все хотят или могут принимать ванну каждый день, но очень многие принимают душ ежедневно (иногда и по два раза). Четыре или более душей в неделю требуют такого же расхода воды, как одна ванна, и порой даже больше энергии, если вы не соблюдаете осторожность.

Экономия энергии

Как насчет экономичных видов душа? Они уменьшают количество воды, проходящей через лейку. Часто это достигается за счет уменьшения диаметра ее отверстий. Закон сохранения энергии показывает, как мы можем сэкономить энергию в душе. Для этого за сравнимое количество времени через лейку должно пройти меньше тепловой энергии. Иными словами, вы должны использовать меньше воды или более прохладную воду. Вы можете сократить время процедуры, уменьшить температуру воды или ее расход за секунду. Таковы варианты. Если вы уменьшите расход воды, о ее температуре или продолжительности принятия душа можете уже подумать сами. Но где-то вы должны сэкономить.

Так что экономия в душе снижает качество его работы. Иначе и быть не может – это же физика. Душ не может экономить энергию иначе как за счет снижения расхода воды или температуры. Поэтому неразумно тратить большие деньги на новый душ, чтобы сэкономить небольшие деньги на энергии. Выход прост: сокращайте время мытья под душем, снижайте его температуру или принимайте душ реже. Мыслите ясно и логично – это ведь наука. Пусть она работает на вас.

Немного о коже

В ванной комнате вы не можете избежать двух вещей: воды и себя. Лежа в ванне и разглядывая свой пупок, вы можете пойти даже дальше. Ваша кожа тоже на 70–80 % состоит из воды.

Если люди – емкости с водой, окруженные кожей, то кожа – это тоже вода. Но мы этого не замечаем, потому что вода находится в наших клетках. После длительной нирваны в теплой воде кожа меняется. Поднесите свои пальцы к глазам, и вы увидите, что их избороздили глубокие морщины. Они стали похожи на вспаханное поле или старую автомобильную покрышку. Обычно это объясняют тем, что кожа становится морщинистой, поскольку впитывает воду и разбухает. Но последние исследования показывают, что дело здесь обстоит иначе. Наша кожа в воде сжимается, потому что сужаются проходящие в ней кровеносные сосуды. Почему так происходит? Ученый из Университета Ньюкасла Том Смалдерс полагает, что кожа научилась покрываться морщинами в результате эволюции – чтобы человек мог лучше захватывать мокрые предметы[275].

Если кожа – в основном вода, то сухая кожа – труднодостижимая роскошь. Высушить руки после мытья сложно. Это знают трясущие руками посетители общественных туалетов. Бумажные полотенца здесь не сильно помогают, как и пыхтящие настенные электросушилки. Придуманные бесстрашным английским изобретателем Джеймсом Дайсоном новейшие сушилки для рук типа Airblade («воздушное лезвие») обещают высушить ваши руки всего за 10 секунд. Они делают это с помощью электромоторов, которые совершают 90 000 оборотов в минуту и разгоняют воздух вокруг ваших рук до скорости 690 км/ч, то есть до 80 % скорости Boeing-747[276].

Из всех материалов, которые можно найти на Земле, – шерсти, металлов, волокон, стекла, пластмасс – человеческая кожа, пожалуй, впечатляет больше всего. Она водонепроницаема, дышит, самовосстанавливается, эластична, привлекательна, эффективна против небольших разрушений и губительного солнечного света. Чтобы описать все ее достоинства, не хватит слов. Поэтому, если кто-то скажет о вас «кожа да кости», воспринимайте это как большой комплимент.

Глава 17. Игры в пятнашки

Из этой главы вы узнаете…

Как наука помогает в стирке и сушке белья.

Почему солнечный свет делает одежду ярче.

Почему легко высушить выстиранное белье на воздухе, даже зимой.

Почему ткани, созданные на основе микроволокон (микрофибры), можно очищать от грязи даже без мыла.

«Ах ты, грязнуля!» Если кто-то скажет вам это даже в шутку, почему бы не воспринять эти слова всерьез? Попытайтесь определить, насколько они правдивы. Знали ли вы, например, что разными способами выделяете около 100 млрд бактерий ежедневно?[277]Или что 11 % из нас носят на своих руках столько же фекальных бактерий, сколько и грязная (да, грязная ) чаша унитаза?[278]Иногда мы предпринимаем специальные акции, чтобы счистить с себя грязь. В октябре 2011 года в качестве международной публичной акции, направленной на снижение детской смертности, мыловаренный концерн Lifebuoy организовал одновременное мытье рук 37 809 нигерийскими школьниками[279]. Но на самом деле мы больше прикидываемся чистюлями. 95 % из нас заявляют, что моют руки после туалета, но на деле так поступают только 67 % (мужчины здесь гораздо менее аккуратны, чем женщины; 92 % мужчин говорят о своей чистоплотности, но чистоту соблюдают только 58 % из них)[280].

В этих вопросах мы часто лжем – причем намеренно. Как иначе совместить приведенную выше «грязную» статистику с маркетинговыми исследованиями, утверждающими, что ежегодно мы тратим миллиарды только на стиральные порошки (примерно 4–5 млрд долл. в США и около 6 млрд евро в Европе)?[281]Понукаемые рекламой, развивающей у нас комплекс вины, мы превращаем процесс поддержания чистоты во что-то гораздо более важное, чем обеспечение состояния чистоты. Если под мойкой в нашей кухне напихано много бутылок и упаковок с чистяще-моющими средствами, нам уже не важно, пользуемся ли мы ими. Мы с удовольствием моем посуду губкой, даже не задумываясь, что этот кусок поролона через день будет содержать миллиард бактерий. Для нас поддержание чистоты часто заканчивается «перегруппировкой» невидимой грязи. И если даже нам удается содержать в чистоте дом, то загрязняется наша планета за его пределами. Нет смысла биться над чистотой в кухне, ванной и туалете, если при этом вы сливаете сравнимые по силе с промышленными моющие средства в реки и моря, убивая рыбу, разрушая экосистему мирового океана и вызывая ядовитое загрязнение окружающей среды, которое будет длиться годами и десятилетиями. Так наша домашняя грязь и отходы рассеиваются по всей планете.

Но не отчаивайтесь. Хочется надеяться, что сердца у нас добрые. И, как мы увидим ниже, наука тоже на верном пути. При небольшой помощи физики и химии мы добиваемся замечательных результатов в поддержании чистоты окружающего мира, когда по-настоящему заботимся о нем.