Бутылка с водой и воздухом, все в вакууме: что происходит?

У вас есть бутылка наполовину с водой и наполовину с воздухом. Окружающая среда представляет собой вакуум, в котором находится бутылка. В окружающей среде действительно есть гравитация .

Итак, если мы перевернули бутылку так, чтобы дно бутылки было обращено вверх, а верхняя часть бутылки была обращена вниз. Если вы откроете крышку бутылки, чтобы попытаться удалить воду, что произойдет?

Цель состоит в том, чтобы узнать, будет ли воздух в бутылке расширяться (таким образом сохраняя форму бутылок) или воздух останется в том же количестве и просто сломает бутылку; при условии, что вода выйдет.

Мое предположение: я думаю, что вода не выйдет из бутылки, так как воздух не способен расширяться. Если вы насильно выльете воду из бутылки (т.е. выдавите ее), то я думаю, что она сожмется, чтобы не расширяться, а продолжать занимать одно и то же место все время. (дополнительный пример внизу) Когда вы проводите тот же эксперимент без вакуума (попробуйте это дома), когда вы выливаете воду, появляются пузырьки, которые заменяют пространство, которое занимала вода.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР: если бы у нас была бутылка, вмещающая до 100 единиц чего угодно. В нем 70 единиц воды и 30 единиц воздуха. Если вы наклоните бутылку, а затем откроете крышку (там, где снаружи бутылки есть воздух), вы увидите, что, когда вода вытекает, бутылка содержит только 60 единиц воды, поэтому будут пузырьки, которые поднимаются в бутылку, чтобы заполнить ее. запасные 10 единиц в бутылке. Вопрос в том, чтобы посмотреть, что заменит эти 10 единиц в бутылке, где снаружи бутылки вакуум.

@count_to_10 польза гравитации в том, что что-то пытается вытащить воду из бутылки. Если мы сделали это без гравитации, мы не можем быть уверены, что мешает воде выйти. Что касается того, когда вода выйдет, я не уверен, что произойдет; мое основное внимание сосредоточено на воздухе в бутылке и на том, расширится ли он или сломает бутылку. Причина, по которой я думаю, что вода не выйдет, заключается в том, что я предполагаю, что воздух не может расширяться, и поскольку нет ничего, что могло бы заменить пространство, которое оставила бы вода, если бы она покинула бутылку, вода не смогла бы уйти.
Как говорит @count_to_10 в своем ответе, у вас есть ракета. Перейдите на youtube.com и введите в поиск «ракета из бутылки с водой», чтобы посмотреть, что произойдет. Единственная разница в вашем случае заключается в том, что среда представляет собой вакуум, а не стандартную атмосферу. Поэтому ваша ракета будет более эффективной, потому что разница давлений внутри и снаружи выше.
Re, «воздух не способен расширяться». Возможно, вы захотите перепроверить этот факт.

Ответы (3)

Если бы мы сделали это без гравитации, мы не могли бы быть уверены, что препятствует выходу воды.

Нет, давление воды и воздуха все равно вытолкнет его в вакуум.

У вас есть сила тяжести в вашем столбе, поэтому более плотная вода будет тянуться вниз, ближе к крышке, чем воздух. Затем он вытащится и сразу же закипит из-за вакуума.

Появится вода, а за ней воздух, и, поскольку давление выше, чем вакуум, воздух выберется самым удобным путем через крышку. Как говорится в других ответах, может быть небольшое очень временное повышение давления на горлышке бутылки, а также, в зависимости от давления воздуха, некоторое количество воздуха может вызывать пузырьки в воде, когда смесь выходит из крышки.

Нет никакого внешнего давления, чтобы раздавить бутылку внутрь. Все это будет происходить очень быстро, в действительности бутылка будет похожа на ракету, все содержимое которой будет вылетать из крышки с относительно высокой скоростью.

 

Если бутылка заполнена «наполовину воздухом», то предположительно этот воздух имеет некоторое давление. И этот воздух расширится, когда бутылку откроют (он попытается «соответствовать давлению» вакуума), выталкивая воду. будет разница давлений п а я р + р г час − п е Икс т - но когда п е Икс т "=" 0 потому что есть вакуумная среда, есть только давление воздуха в бутылке плюс гравитация, выталкивающая воду. Но и без гравитации вода выходила бы наружу.

Напротив, если у вас есть бутылка с нормальной (атмосферной) средой, то давление на горлышке бутылки одинаковое, а у поверхности воды давление несколько ниже (ниже на р г час где час высота воды в бутылке). Это означает, что воздух расширится лишь немного, и если в бутылку не попадет больше пузырьков воздуха, поток воды прекратится (или бутылка раздавится).

Согласованный. Вода определенно выйдет из бутылки, независимо от того, есть у нас гравитация или нет, как вы упомянули. В чем я до сих пор не уверен, так это в том, что происходит с воздухом. Итак, когда вода покидает бутылку до такой степени, что в бутылке остается ровно столько, чтобы воздух не просачивался в вакуум, что происходит с воздухом в бутылке. Расширяется ли воздух, чтобы занять оставшееся пространство в бутылке, или бутылка сжимается, так что воздух занимает только то пространство, которое изначально удерживалось.
Воздух расширяется. Нет никакого давления, чтобы держать его на месте. Нет давления на внешнюю сторону бутылки. Думайте о воде как о поршне с 1 атм с одной стороны и 0 атм с другой. Поршень расширится, и давление воздуха упадет. В зависимости от того, является ли процесс адиабатическим или изотермическим, величина перепада давления будет меняться, но в любом случае вся вода и весь воздух будут выходить.

Давайте визуализируем ваш эксперимент. Вы переворачиваете бутылку вверх дном и открываете крышку в окружающем вакууме. Рассмотрим воображаемую перегородку у горлышка бутылки. Под ним нет молекул (вакуум) и много над ним (вода, воздух). Энтропия системы будет возрастать, а содержимое внутри будет выбрасываться наружу, при условии сохранения внешнего вакуума. Вода испарится, как сказал @count_to_10, и вместе с молекулами воздуха будет вытеснена наружу. Этого НЕ будет, если окружающий вакуум очень мал и не поддерживается. Первоначальные пары (+воздух), которые образуются, будут препятствовать выходу остальных, и будет достигнуто своего рода равновесие. Поскольку воздух внутри находится под гораздо более высоким давлением, он будет выталкиваться наружу в виде пузырьков, пока не будет достигнуто абсолютное равновесие с окружающей средой. Для большого вакуума

Бутылка с водой и воздухом, все в вакууме: что происходит?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 6v