4.54. Разрушение железнодорожной цистерны

Железнодорожные цистерны необычайно надежны и, как правило, разрушаются, только если происходит столкновение на большой скорости. Однако цистерна может повредиться и в том случае, когда забывают о законах физики. Вот реальная история. В конце дня железнодорожная бригада вымыла цистерну изнутри очень горячей водой. До конца смены рабочие не успели завершить работу, поэтому они наглухо закрыли цистерну и разошлись. Когда утром рабочие вернулись, то увидели, что цистерна, сделанная из очень прочной стали, раздавлена. Как будто какой-то циклоп из фантастического фильма наступил на нее. Что привело к деформации цистерны?

ОТВЕТ • Когда цистерну мыли, ее заполнили очень горячим паром. Пар — это газ, состоящий из молекул воды. В конце смены рабочие задраили все люки, и пар остался внутри. В тот момент давление в цистерне равнялось атмосферному, поскольку во время мытья люки были открыты. Ночью цистерна остыла, остыл и пар, большая часть которого сконденсировалась. Это значит, что уменьшилось как число молекул газа, так и его давление, в то время как объем остался постоянным. В результате давление газа упало. В какой-то момент той ночью оно понизилось настолько, что внешнее атмосферное давление вдавило внутрь стенки цистерны. Цистерна не пострадала бы, если бы рабочие оставили люки открытыми. Тогда в цистерну поступал бы воздух и давление внутри и атмосферное давление снаружи были бы равны.