4.55. Как на веревке сохнет белье

До того как стиральные машины с сушкой получили широкое распространение, белье вывешивали сушиться на веревках. Его прикрепляли к веревке прищепками, и оно висело (на солнце или в тени), пока не высохнет. Почему высыхает рубашка, повешенная таким образом? В частности, почему сначала белье становится сухим сверху, а затем уже снизу?

ОТВЕТ • Сразу приходит в голову, что висящая рубашка высыхает прежде всего сверху, потому что вода стекает вниз и капает с подола рубашки. Действительно, какое-то время, примерно первые полчаса, процесс высыхания идет именно так. Вода, стекая к подолу рубашки, образует достаточно большие капли, которые отрываются и капают вниз. Однако, когда капание прекращается, рубашка все еще остается влажной. Если бы после этого она сохла только из-за того, что ее нагревает солнце, она вся высыхала бы примерно с одной скоростью, а не сначала сверху, а потом внизу. Рубашка высыхает сначала сверху из-за того, что в результате изменения температуры вдоль нее образуется конвекционный поток воздуха.

После того как вода стекла, рубашка остается влажной потому, что поверхностное натяжение задерживает воду в порах (свободном пространстве между нитями). Рассмотрим столбик воды, застрявшей в одной из таких вертикальных пор. Снизу и сверху соприкасающиеся с воздухом поверхности этого столбика искривлены. Как результат поверхностного натяжения (взаимного притяжения молекул воды) обе эти искривленные поверхности создают некоторую силу, действующую на столбик воды. Если сверху пора шире, чем снизу, суммарная сила направлена вниз, туда же, что и действующая на столбик воды сила тяжести. Тогда вода будет двигаться вниз. Однако если сверху пора уже, чем снизу, суммарная сила, обязанная поверхностному натяжению, направлена вверх. Поэтому, несмотря на действие силы тяжести, столбик воды может удерживаться на месте. Вода, попавшая в такую пору, задерживается в ней и после того, как основная масса воды стекла.

Вода постепенно испаряется из таких пор-ловушек. На испарение требуется энергия: молекулы воды надо оторвать от поверхности. Поэтому испарившаяся вода уносит какое-то количество энергии, охлаждая оставшуюся в поре воду, а также окружающие ее ткань и воздух. Поскольку при охлаждении воздух становится плотнее, холодный воздух движется вниз по рубашке, впитывая влагу из расположенных ниже столбиков воды в порах. Так линия, отделяющая влажную часть рубашки от сухой, опускается вниз вслед за опускающимся холодным воздухом.

Если вы хотите воспользоваться физикой как оправданием, чтобы несколько часов позагорать, скажите всем, что ваша цель — изучение движения линии высыхания вниз по рубашке при конвективной сушке.