Совет подержать тугую металлическую крышку банки под горячей водой действительно имеет физический смысл. При нагревании материалы расширяются, но делают это не одинаково: металл обычно меняет размеры заметнее обычного стекла, поэтому посадка крышки может стать немного свободнее.
Металл и стекло расширяются по-разному
При повышении температуры атомы в твёрдом теле колеблются интенсивнее, и средние расстояния между ними немного увеличиваются. На макроскопическом уровне это проявляется как тепловое расширение — длина, площадь и объём тела слегка растут.
У разных материалов коэффициент теплового расширения различается. Для стали он выше, чем для обычного стекла, поэтому при одинаковом нагреве металлическая крышка увеличивается сильнее стеклянного горлышка банки. Изменение очень небольшое, но иногда его достаточно, чтобы уменьшить усилие при откручивании.
Важно и то, что отверстие в нагретом металлическом кольце тоже становится больше. Это иногда кажется нелогичным: можно подумать, что металл «растёт внутрь», но при равномерном нагреве все линейные размеры увеличиваются, включая внутренний диаметр крышки.
Почему горячую воду льют именно на крышку
Лучший эффект получается, когда нагревается в первую очередь металл, а стекло остаётся относительно прохладным. Тогда разница в расширении между крышкой и горлышком максимальна. Если одинаково сильно нагреть и банку, и крышку, относительное изменение посадки будет меньше.
Горячая вода действует быстро, потому что металл тонкий и хорошо проводит тепло. Крышка нагревается раньше массивной стеклянной банки, а уплотнение под ней может дополнительно стать чуть мягче. Оба эффекта способны уменьшить сопротивление при открывании.
Кипяток без необходимости лучше не использовать. Резкий температурный перепад создаёт напряжения в стекле, особенно если банка холодная или имеет повреждения. Безопаснее применять просто горячую воду и избегать резкого температурного шока.
Почему способ срабатывает не всегда
Если крышка застряла из-за засохших остатков продукта, коррозии или очень сильного вакуума внутри, одного теплового расширения может быть недостаточно. В таком случае важны и другие факторы: удобный хват, состояние резьбы и уплотнения.
Эффект теплового расширения обычно невелик и измеряется долями миллиметра. Но для резьбового соединения этого бывает достаточно, потому что трение распределено по большой площади контакта и небольшое увеличение диаметра снижает прижим.
Так бытовой совет с горячей водой оказывается хорошим примером школьной физики. Крышка не «отпускает» по волшебству — металл просто расширяется сильнее стекла, а соединение на короткое время становится менее тугим.