ОТВЕТЫ1) - Почему мокрая одежда на улице быстро начинает холодить, отнимать от тела тепло? (даже если изначально она была намочена под горячим душем)
И еще. В каком случае вы скорее подцепите в ней воспаление легких: если вышли гулять на улицу в мокрой одежде за час до дождя, или через 15 минут после окончания сильного дождя?
Все дело в том, что при испарении воды (как и любой жидкости), то есть при свободном переходе части ее молекул из жидкой фазы в окружающую газообразную, наружу могут вырваться (преодолев потенциальный барьер сил поверхностного натяжения, и затратив на это работу, потеряв при этом часть своей кинетической энергии) только самые быстрые молекулы. Соответственно, за счет испарения быстрых молекул из жидкости оставшиеся в жидкости молекулы обедняются кинетической энергией, и температура остающейся жидкости падает.
Испарение идет тем быстрее (отнимая тем самым тепло от жидкости и соприкасающегося с ней тела), чем ниже относительная влажность воздуха и чем сильнее ветер. После дождя относительная влажность воздуха (то есть отношение содержания в ней водяных паров к насыщающему содержанию паров при данной температуре) близка к 100%, поэтому вода из луж и из мокрой одежды перестает испаряться (пока влажный воздух от земли не подымется в более высокие слои атмосферы, и относительная влажность воздуха вблизи земли снова не упадет).
Значит, сразу после дождя мокрая одежда перестает холодить тело.
2) Почему водомерка скользит по верхности пруда, не проваливаясь? Легче ли ей будет скользить, если вылить в пруд бутылку подсолнечного масла?
3) Каким физическим признаком должен обладать материал, чтобы ткань из него обладала водоотталкивающими свойствами?
Дело в обоих случаях опять же в поверхностном натяжении воды и в так называемом угле смачивания, который разный для разных материалов, соприкасающихся с водой (смотри затем ниже картинки). Само по себе поверхностное натяжение объясняется однонаправленным притяжением молекул жидкости, расположенных на ее поверхности, к следующему внутреннему слою жидкости. Из-за этого притяжения (оно не гравитационное и объясняется диполь-дипольным электрическим взаимодействием любых соседствующих молекул, или, иначе говоря, так называемыми Ван-дер-Ваальсовыми силами) весь объем жидкости находится под внешним давлением со стороны своего поверхностного слоя, стремящегося сократиться в своей поверхности, и это очень приличное давление (много-много сильнее, чем надутый резиновый шарик сжимает находящийся внутри него газ).
Надутый шарик под действием сжимающей силы со стороны своей резиновой оболочки стремится принять форму с минимальной поверхностью. А форма с минимальной поверхностью, при одном и том же заключенном объеме - это шар. Поэтому любая капля жидкости в невесомости тоже стремится принять шарообразную форму (и обеспечивают это сжимающие каплю силы поверхностного натяжения).
Если жидкость соприкасается с твердой поверхностью, то она либо стремится ее смочить по наибольшей площади ("растекается") - и это происходит, если ван-дер-ваальсовы силы на поверхности этого твердого тела сильнее, чем в самой жидкости. Либо, напротив, - жидкость как бы старается избежать контакта с поверхностью, собираясь на ней в шарики или полусферы (это если ван-дер-ваальсовы силы на поверхности жидкости оказываются сильнее, чем на поверхности соприкасающегося с ней твердого тела).
Аналогичная ситуация и с капиллярами и прочими пористыми поверхностями, соприкасающимися с жидкостью. Если угол смачивания положительный(жидкость растекается по поверхности из этого материала), то жидкость стремится проникнуть во все поры твердого вещества, активно втягивается в них. Если же угол смачивания для данной пары жидкость-твердое тело отрицательный, то жидкость, наоборот, "выталкивается" наружу из всех пор твердого тела, стремясь максимально сократить контакт с его поверхностью (именно это оказывается в этом случае энергетически выгодным).
Водомерка скользит по воде, лишь слегка продавливая воду, потому что ее навощеные лапки имеют отрцательный угол смачивания водою - вода как бы избегает контакта с их материалом, всячески отступает от него. Аналогично, если из сходного с лапками водомерки материала (то есть со слабыми ван-дер-ваальсовыми силами на поверхности) сделать ткань, или просто с поверхности напылить на нее такой материал, то капли воды не будут проникать в поры этой ткани, а будут исключительно собираться на ее поверхности в шарики, при любом встряхивании с одежды соскальзывая.
Поэтому многие плащи теряют водоотталкивающие свойства после стирки - с них мылом смывается специальное покрытие, как раз обеспечивающее низкие вандерваальсовы (междипольные) силы на поверхности ткани.
Многие полимерные ткани изначально обладают слабыми вандерваальсовыми силами на своей поверхности, а потому отталакивают воду (если сделать такой полимер в качестве плоской пленки, то вода будет собираться на нем в виде почти круглых капелек, не растекаясь). А вот хлопок и любая иная целлюлоза, наоборот, притягивают к себе воду, втягивая ее в свои поры. Почему? Потому что сделаны они из растительных волокон. Если бы растительная целлюлоза не обладала свойством энергетически выгодного соприкосновения с водою по максимальной своей площади (тем самым втягивая воду во все свои поры), то вода по стеблям растений и деревьев никогда не могла бы втягиваться и подниматься от корней вверх - наоборот, выталкивалась бы вниз.
Трава бы не росла, деревья бы засохли - если бы были сделаны, например, из полиэтилена, который "отталкивает" от себя воду.
(кстати, паять оловом алюминий не получится потому, что на меди жидкое расплавленное олово растекается, а на алюминии - соберется в круглые капельки, категорически отказываясь смачивать его поверхность, а значит, и прикрепляться к ней)
5) На какой стороне дома образуется больше сосулек - на южной или на северной?
При какой температуре воздуха на крышах образуется больше всего сосулек (ласково прозванных Валентиной Ивановной Матвиенко в бытность ее губернатором Петербурга "сосулями")?
На южной, там, где солнце сильнее прогревает скат крыши. Хотя, в принципе, для образования сосулек и солнце не нужно - достаточно тепла, которым дом с жильцами снизу подогревает свою крышу. Поэтому ее температура всегда на несколько градусов выше, чем температура окружающего воздуха.
Оптимальной для образования сосулек является температура воздуха около минус двух-минус трех градусов по Цельсию, то есть на пару градусов ниже точки змерзания воды. Тогда снег на крыше уже тает (от внутреннего тепла дома ит от солнечных лучей), а оказываясь затем на жестяном карнизе дома, овеваемом со всех сторон ветрами с температурой окружающего воздуха, вода снова замерзает.