Плотность ртути 13,5 г/см^3, а воды -- 1 г/см^3. Соответственно, высота столба при давлении 760 мм рт.ст., казалось бы, должна быть равна 10,26 м. Однако в реальности высота столба будет примерно на 30 сантиметров меньше. Причиной этого является водяной пар. При 25 градусах Цельсия давление пара воды над жидкостью равно 23,77 мм рт.ст. и на эту величину уменьшается перепад давления между торричеллиевой пустотой в барометре и внешней средой.
Кстати, из-за заметного давления паров воды, а точнее, из-за его сильной температурной зависимости водяной барометр не очень точен. При изменении температуры от 0 до 30 градусов давление пара меняется от 4,5 до 32 мм. То есть в этих пределах показания барометра при неизменном атмосферном давлении изменятся на 27,5 мм рт.ст. (или на 357,5 мм вод.ст.), что сопоставимо с диапазоном, в котором давление меняется с погодой.
Никакие законы природы, даже и классические законы (в смысле - относящиеся к классической физике) при эффекте Джанибекова не нарушаются. Более того, сам этот эффект из них и следует.
На самом деле тут имеет место почти что "оптический обман". Сам этот эффект состоит в том, что вращающийся предмет переворачивается и меняет направление вращения, то есть как бы нарушается закон сохранения момента количества движения. Но штука в том, что это "изменение направления вращения" с одновременным переворотом тела как раз и означают сохранение момента количества движения.
Причина явления связана с несимметрией тела (Джанибеков заметил этот эффект, наблюдая за вращающейся барашковой гайкой) и есть наглядная демонстрация того факта (давно известного), что момент инерции тела - это тензор, а не скаляр. Это только у кубика или у шарика по фигу как выбрать оси, относительно которых вычисляется момент инерции. При любом выборе все диагональные компоненты тензора оказываются равными. А вот для барашковой гайки это уже не так: диагональные компоненты тензора инерции - разные для каждой из трёх осей. Во вращении тела меж тем задействованы все три оси - практически невозможно закрутить реальное тело так, чтоб вращение проходило строго вокруг какой-то из главных осей тензора момента инерции.
А раз так, то имеет место обмен количеством движения между разными компонентами тензора момента инерции. Вот этот обмен и приводит к тому, что вращение (то есть момент количества движения) переползает с одной компоненты тензора момента инерции на другую и потом на третью и так далее, что зрительно и выглядит как "переворот".
Подробности можно почерпнуть в Википедии, но не на "закон инерции масс", а в статье непосредственно про сам эффект.
Если испарением воды пренебречь, то масса воды/льда не изменится. Как был один кг так и остался, независимо от агрегатного состояния. Опять же, если кристаллизация в объеме воды началась, то она закончится когда вся вода перейдет в твердое состояние.
В вопросе можно усмотреть два вопроса.
- Изменится ли масса воды? Как заметил уважаемый 1111..., вода постоянно испаряется. Стало быть, спустя какое-то время масса воды в стакане уменьшится. И не имеет значения, где стоИт стакан - на кухонном столе или в морозилке. Что будет, если воду загерметизировать? В холодильнике скорость хаотичного движения молекул воды станет меньше и в полном соответствии с СТО их масса уменьшится. Но этот эффект настолько мизерный, что им можно пренебречь (считать лень).
- Изменятся ли показания весов? А вот это - существенней. При замерзании воды её объём возрастает процентов на 12. Значит, сила Архимеда, действующая на стакан с водой в воздушной среде, тоже уменьшится на 12%. Стакан вытесняет около 200 мл воздуха, который весит около 260 мг. Следовательно, показания весов уменьшатся миллиграмм на 30.
И не имеет значения, пластиковый стаканчик или стеклянный.
Удельная теплоемкость воды при температуре 0,1°С равна 4217 Дж/(кг*град), а при температуре 20°С - 4183 Дж/(кг*град). В интервале 0...20°С, можно принять среднее значение 4200 Дж/(кг*град).
При остывании 50 г воды до 0°С выделится 4200*0,05*20=4200 Дж тепла.
Удельная теплоемкость льда при температуре 0°С равна 2050 Дж/(кг*град), а при температуре -50°С - 1751 Дж/(кг*град). Принимаем среднее значение 1900 Дж/(кг*град). На нагревание 50 г льда до 0°С требуется 1900*0,05*50=4750 Дж тепла. Значит "недостающие" 4750-4200=550 Дж тепла нужно "добрать" за счёт замерзания части воды. Удельная теплота плавления льда равна 335 кДж/кг. Значит замёрзнет 550/335=1,64 г воды. В итоге получится 51,64 г льда и 48,36 г воды при температуре 0°С.
