Книга Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами - Крис Вудфорд

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 большую 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.