Drehen Sie eine volle Flasche um, warum gießt es?
Ben
Warum läuft eine volle Flasche beim Umdrehen aus?
Idee: Nehmen wir an, es gibt eine volle Flasche, die noch nicht geöffnet ist. Du drehst es um, sodass die Öffnung zum Erdmittelpunkt zeigt. Jetzt öffnest du es. Wird es schütten? Das wird es, aber warum? Zuerst dachte ich, dass dies nicht der Fall wäre, da Sie in der Flasche ein Vakuum erzeugen könnten, aber dies würde im Gegenzug die Flüssigkeit zurückhalten. Ist diese Annahme theoretisch richtig? Würde die Natur immer versuchen, ein Vakuum "aus heiterem Himmel" zu vermeiden? Handelt es sich um eine Wechselwirkung zwischen Gravitationskraft und "Vakuumkraft" (was ist hier die Gegenkraft?)?
Trotzdem denke ich, dass der Grund, warum die Flüssigkeit schließlich aus der Flasche strömt, in turbulenten Strömungen liegt, die es ermöglichen, dass Luft in die Flasche eindringen und durch die zu lagernde Flüssigkeit am höchsten Punkt in der Flasche aufsteigen kann . Richtig?
Nachdem ich diese Frage beendet hatte, wurde endlich eine verwandte Frage hervorgehoben: Wie gieße ich so schnell wie möglich Wasser aus einer Flasche? was meine Gedanken zumindest in Bezug auf das Gießen zu bestätigen scheint. Aber was ist mit dem Vakuum selbst? Kann beim Umdrehen einer Flasche ein Vakuum erzeugt werden? Wenn nein, warum nicht? Wird es jemals verhindert werden, unabhängig von "Umständen" wie Masse und Volumen der Flüssigkeit/Flasche und so weiter?
Antworten (2)
Niels Nielsen
Ob die Flüssigkeit frei aus dem Hals einer umgedrehten Flasche fließen kann oder nicht, hängt davon ab, ob der Flaschenhals eine Zweiphasenströmung unterstützt oder nicht, bei der die Flüssigkeit gleichzeitig mit dem Eintreten von Luft aus dem Flaschenhals fließen kann die Flasche in die entgegengesetzte Richtung.
Dies hängt von der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, dem Durchmesser des Halses und der Stärke der Schwerkraft ab. Niedrige Oberflächenspannung, große Durchmesser und hohe Schwerkraft unterstützen alle den Aufbau einer Zweiphasenströmung. Hohe Oberflächenspannung, kleine Durchmesser und niedriges G hemmen alle die Entstehung einer Zweiphasenströmung.
Der Zwischenfall ist die Schwallströmung , bei der die austretende Flüssigkeit und die einströmende Luft abwechselnd den Flaschenhals einnehmen.
KF Gauß
Ihre Vorstellungen liegen nicht weit daneben, der Grund für das Herabfallen der Flüssigkeit beim Umdrehen hat mit Instabilitäten der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Luft zu tun. Diese Grenzfläche ist instabil und bildet schließlich Tröpfchen, die es der Flüssigkeit ermöglichen, herunterzufallen und Luftblasen aufzusteigen.
Mit der richtigen Ansteuerfrequenz können Sie jedoch verhindern, dass sich diese Instabilität bildet und somit das Herunterfallen der Flüssigkeit verhindert wird. Wenn Sie ein Schiff auf diese Schnittstelle setzen könnten, werden Sie feststellen, dass Sie einen umgekehrten Auftrieb erhalten , bei dem das Schiff verkehrt herum schwimmt (siehe GIF-Video unten). Diese Idee wird in dieser kürzlich erschienenen Nature-Veröffentlichung schön dargestellt, die im folgenden Video übersichtlich zusammengefasst ist
https://www.youtube.com/watch?v=bodsuTucSxQ
Die eigentliche Nature-Publikation, auf der das Video basiert, stammt von Apffel et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2643-8
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