Каждый более-менее сознательный школьник знает, что плотность — это отношение массы тела к объёму, который это самое тело занимает. Но это всё на страницах учебника, а как почувствовать и увидеть плотность своими глазами? Давайте проведём эксперимент у себя на кухне. Он совсем не сложный и очень красивый. Всё, что нам понадобится для многослойной жидкой инсталляции, найдётся в любом доме — за исключением, может быть, и пищевого красителя, которые тоже, впрочем, легко достать. Несмотря на простоту, опыт требует аккуратности, зато при удачном проведении гарантированно вызывает эстетический восторг даже у самого привередливого перфекциониста.

Этим экспериментом с нами поделился директор «Научного шоу сумасшедшего профессора Николя» Николай Ганайлюк. Разобравшись в азах химии, которую в школе не любил, Николай сумел создать собственное представление и стать «сумасшедшим профессором». Проект существует пять лет, за это время проведено более 4 000 шоу, на которых побывало более чем 15 000 детей. Аниматоры привлекают ребят к красочному представлению, превращая из простых зрителей в участников: помогая проводить опыты, они в буквальном смысле прикасаются к науке.

[Кот Шрёдингера] Как вы придумали «Этажерку из жидкостей»?

[Николай Ганайлюк] Мне с детства нравилось экспериментировать с жидкостями, которые имеют различную плотность и не смешиваются. Правда, я не сразу понял, как нужно их заливать, и изначально получалась каша-малаша. Потом догадался, что делать это нужно аккуратно, лить по стеночке. Вообще, настоящий экспериментатор должен в обязательном порядке попробовать провести опыт по-разному, чтобы получить наилучший результат.

[КШ] Почему остановились именно на таком наборе жидкостей? Можно ли что-то заменить?

[НГ] В первоначальном варианте я дополнительно использовал жидкий мёд и керосин — всего получалось шесть слоев. Но в дальнейшем отказался от этой идеи: жалко мёд на опыт переводить, он ведь вкусный, и не у всех дома найдётся керосин. Так что теперь мы используем жидкое мыло, воду, растительное масло и спирт — четыре жидкости в порядке убывания плотности. Кстати, поскольку вода и спирт бесцветные, их можно подкрасить — будет очень красиво!

[КШ] Почему вообще вы взялись демонстрировать такие эксперименты?

[НГ] Мне очень не хватало опытов в школе, так что я навёрстываю упущенное. На мой взгляд, опыт — это лучшая возможность усвоить полученные знания, узнать что-то новое о мире вокруг. К тому же, если хорошо его провести, ты получишь массу положительных эмоций!

Что понадобится

• Высокая прозрачная тара. Это может быть, например, обычная стеклянная банка объёмом в один литр.
• Жидкий пищевой краситель.
• Растительное масло.
• Медицинский спирт.
• Жидкое мыло для рук.
• Вода комнатной температуры.

Последовательность действий

1. Заливаем жидкое мыло на дно банки. Оно должно лечь толстым равномерным слоем.

2. Наливаем сверху воду.

Делать это нужно аккуратно (ёмкость, например, можно слегка наклонить и тонкой струёй лить воду по стенке), чтобы мыло не смешалось с водой, которую, кстати, можно подкрасить пищевым красителем. Если его под рукой оказалось, то можно воспользоваться, скажем, чернилами для принтера: они имеют приблизительно ту же плотность, что и вода, поэтому никак не повлияют на ход эксперимента.

3. Добавляем растительное масло

4. Заливаем медицинский спирт.

5. Получился «пирог» из четырёх слоев.

Как это работает

Всё дело в разной плотности взятых нами жидкостей. Измеряется эта физическая величина в кг/м³.  У жидкого мыла плотность в среднем около 1 100 кг/м³,  у воды — 1 000 кг/м³, у растительного масла — 930 кг/м³, а у спирта приблизительно 800 кг/м³.

Жидкость с самой большой плотностью будет и самой тяжёлой, а потому, залитая на дно, вверх не поднимется; самая лёгкая, соответственно, останется плавать на поверхности. Кстати, похожий эксперимент с плотностями можно провести с горячей и холодной водой, предварительно подкрасив их: у горячей воды плотность ниже, поэтому жидкости также лягут двумя слоями.

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №12 (14) за декабрь 2015 г.