Я знаю, что если два мыльных пузыря разного радиуса соединить трубкой, то воздух будет течь из меньшего пузыря в больший. Это происходит потому, что давление внутри меньшего пузыря больше, чем внутри большого пузыря: разница давлений снаружи и внутри любого мыльного пузыря обратно пропорциональна его радиусу.
Но мне было интересно, что произойдет, если мы соединим два разных сферических шара для вечеринок трубкой. Будет ли результат таким же, как с мыльными пузырями или наоборот?
Логика подсказывает мне, что давление внутри большего шара будет больше, чем внутри меньшего, поэтому воздух будет перетекать из большего шара в меньший. Моя причина в том, что когда я выдуваю воздух изо рта в воздушный шар, мне становится все труднее, поскольку он становится все больше и больше. Это говорит о том, что больший воздушный шар должен оказывать большее давление воздуха, чем меньший.
Так каков правильный ответ? Если это так же, как с мыльными пузырями, то в чем причина? Есть ли какая-нибудь формула для таких случаев, которая может дать нам связь между радиусом воздушного шара и давлением внутри, как у пузырьков?
На это неоднократно указывалось в комментариях NowIGetToLearnWhatAHeadIs:
То, что вы показываете, является примером эксперимента с двумя воздушными шарами .
Если вы посмотрите на часть статьи «Теоретическая кривая давления» , вы увидите вывод кривой давления воздушного шара в зависимости от того, насколько он расширился.
Эта кривая показывает, как изменяется давление при расширении баллона. Это начинается в , то есть когда он находится на своем обычном радиусе, когда на воздушном шаре есть только атмосферное давление. Вы также можете увидеть происхождение на странице Википедии, но я не уверен, что это именно та деталь, которую вы хотели вдавать.
Вы видите, что когда вы начинаете его надувать, требуемое давление очень быстро возрастает, но затем оно фактически падает. Если у вас есть обычный круглый шар, вы должны увидеть это сами. Когда начинаешь надувать шарик, то легко, но быстро начинает сопротивляться. После того, как вы преодолеете это первоначальное сопротивление, вам станет намного легче продолжать движение. На самом деле это похоже на меньшее давление, когда вы идете (в конце концов, это снова становится сложнее из-за вторичных эффектов).
Две красные точки на картинке обозначают размеры воздушных шаров. Стрелки указывают, в каком направлении будет двигаться давление, когда вы начнете. Пока маленький шар надувается вокруг высокой области горба давления, а большой шар находится за ним, большой шар должен продолжать надуваться.
Это одна из тех ситуаций, когда первая интуиция может быть такой: «чем больше надувать, тем сложнее это должно быть», но фактические свойства сильно отличаются, когда математика сделана.
Брайан Мотс
Билл Н