Es gibt ein Experiment, das wir von der High School gelernt haben und das gezeigt hat, wie Atmosphärendruck funktioniert.
Füllen Sie eine Tasse mit Wasser und legen Sie eine Pappe darauf, dann drehen Sie sie um, das Wasser fällt nicht heraus. Die Erklärung besagte, dass dies daran lag, dass der Atmosphärendruck größer war als der Wasserdruck, der das Wasser hochhält.
Ich habe diese Erklärung einmal geglaubt, bis ich einige Punkte gefunden habe, die mich verwirrt haben:
1. Ist der Wasserdruck im Becher wirklich kleiner als der Atmosphärendruck?
Das ist es, was uns unser Leben lang beigebracht wurde. Betrachten Sie jedoch ein Objekt im Wasser unter dem Meeresspiegel, es erfährt den Druck von Wasser plus Atmosphärendruck. Das Wasser unter dem Meeresspiegel muss also größer sein als der Atmosphärendruck. Selbst wenn es in einem Becher enthalten ist, würde sich der Druck nicht ändern. Ist das wahr?
Ich habe die Webseite gelesen, die die Erklärung ohne den Grund des Drucks gegeben hat . Wenn der Becher vollständig gefüllt ist, ist die Kompressibilität von Wasser viel größer als die der Luft, außerdem hält die Oberflächenspannung des Wassers die Luft aus dem Becher. So wird das Wasser in der Tasse gehalten. Dies erklärt das Problem. Aber ich möchte trotzdem fragen, ob der Wasserdruck in dieser Situation kleiner oder größer als der Atmosphärendruck ist.
2. Warum hält der Becher immer noch, wenn er halb mit Wasser gefüllt ist?
Ich habe die meisten Artikel oder Meinungen dagegen gesehen. Sie alle stimmen darin überein, dass das Wasser nur dann nicht herunterfallen würde, wenn der Becher vollständig gefüllt wäre. Aber ich habe das Experiment selbst gemacht, das Wasser blieb im Becher stehen, auch wenn er nicht ganz gefüllt war. Eigentlich sogar mit wenig Wasser, solange es die Öffnung des Bechers und den Karton darauf bedeckt, bleibt das Wasser im Becher.
Sogar die Kompressibilität von Wasser ist viel geringer, die Luft im Inneren des Bechers bietet genügend Kompressibilität, wie kommt es, dass es immer noch hält?
Ich nehme an, Sie meinten "Karton", nicht "Schrank".
Wenn der Becher mit Wasser gefüllt ist, ist er luftleer und Wasser ist relativ inkompressibel.
Wenn Sie es also umdrehen, müsste sich der Karton ein wenig vom Becherrand entfernen, damit das Wasser austreten kann, was er nicht kann, ohne das Wasser leicht auszudehnen, was die Inkompressibilität des Wassers tut nicht zulassen. Wenn also die Versiegelung um den Rand des Bechers gut ist, können Sie den Karton nicht bewegen, ohne den Druck im Becher zu verringern, und der Luftdruck außerhalb wird nicht verringert, sodass der Luftdruck ihn an Ort und Stelle hält.
Wenn Sie dies im Vakuum tun würden (und ignorieren, dass das Wasser kochen würde), würde es nicht funktionieren. Der Karton würde einfach abfallen.
Es ist im Wesentlichen nichts anderes, als den Karton gegen eine nasse Glasplatte zu drücken. wo es klebt, es sei denn, Sie können irgendwie etwas Luft in den Raum einspritzen, sagen wir, indem Sie eine Nadel einführen.
Tatsächlich muss die Oberflächenspannung dabei eine wichtige Rolle spielen. Schon mal gesehen, dass zwei Glasplatten mit einer Wasserschicht in der Mitte übereinander liegen und so schwer zu trennen sind? Warum so? Sehen Sie, wenn eine Wasserschicht in die Mitte der beiden Platten gelangt, gibt es tatsächlich eine winzige Luft-Wasser-Grenzfläche in der Nähe der Ränder. Dort wirkt die Oberflächenspannung. Da der Kontaktwinkel von Wasser an der Wasserglas-Grenzfläche spitz ist, ist die Wasseroberfläche (in Kontakt mit der Luft) etwas nach innen gewölbt. Infolgedessen wird der Oberflächenfilm aufgrund der Reaktionskräfte von den Glasplatten aufgrund der Oberflächenspannung des Wassers, das auf sie herunterzieht, nach außen gezogen (ähnlich wie in einer Kapillare). Um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, ist ein Überdruck von außen erforderlich, der sich auf beträgt Wo ist die Oberflächenspannung und ist der Krümmungsradius der Oberfläche. Und daher ist der Druck im Inneren (der Wasserschicht) um einen Betrag geringer als der atmosphärische Druck . Daher drückt ein Überdruck von oben nach unten auf die obere Platte, was die Trennung erschwert. Außerdem sorgen die Adhäsionskräfte zwischen den Wasser- und Glasmolekülen dafür, dass sie an der Wasserschicht haften, was die Schwierigkeit weiter erhöht. (Hinweis* Die Dinge, die ich hier erwähnt habe, entstehen nur, wenn wir versuchen, die obere Platte anzuheben. Wenn die Platten ungestört bleiben, wölbt sich die Wasseroberfläche an der Luft-Wasser-Grenzfläche tatsächlich aus offensichtlichen Gründen nach außen, nun ja , tatsächlich gleicht diesmal der Überdruck des Wassers das Gewicht der oberen Platte aus ... Ok, also nicht verwirren)
Ok, was jetzt in der Wasser- und Pappschachtel passiert, ist, dass sich die Pappe leicht nach unten bewegt, wodurch die gleiche winzige Luft-Wasser-Grenzfläche in der Nähe der Ränder entsteht. Um ein Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, fällt der Innendruck unter den atmosphärischen Druck, wodurch ein Druckunterschied entsteht, der ausreicht, um das Gewicht des Kartons zu halten. Außerdem tragen die Adhäsionskräfte zur Stabilität bei.
Ok, jetzt fragen Sie sich vielleicht, wie, denn der Druck im Inneren muss höher sein als der atmosphärische Druck, da im leeren Raum über dem halb gefüllten Glas bereits Luft vorhanden ist. Was in diesem Fall passiert, ist, dass das Volumen des leeren Raums zunimmt, weil der Karton etwas nach unten geht. Anfangs war der Luftdruck im leeren Raum gleich dem atmosphärischen Druck, aber jetzt senkt ihn eine Volumenvergrößerung. In einigen Fällen können Sie auch sehen, wie etwas Wasser aus dem System austritt, während Sie auf den Kopf gestellt werden. Dadurch soll sichergestellt werden, dass das Volumen des darüber liegenden leeren Raums hoch genug und damit der Druck niedrig genug wird, damit das Gleichgewicht aufrechterhalten werden kann.
Könnte eine etwas lange Antwort sein. Aber ich hoffe es hilft...
Mit einfachen Worten, ich denke, alles braucht Platz. Wenn Sie also verhindern, dass Wasser herausfällt, gelingt es Ihnen, das Eindringen von Luft zu verhindern. Auf diese Weise ändert sich nichts, alles bleibt beim Alten.
Der atmosphärische Druck wird durch die Schwerkraft der Luft und die Bewegung der Luftmoleküle verursacht. Der Luftdruck in der halb gefüllten umgedrehten Tasse ist aufgrund der geringeren Schwerkraft niedriger als der Luftdruck außerhalb, sodass der Luftdruck das Wasser in der halb gefüllten Tasse immer noch halten kann.
Die Antwort ist nein.
Der einfache Hydrostat sagt,
Der Druck entlang der Tiefe des Wasserbechers wird zunehmen.
Der Nettodruck in der Schüssel ist also höher als der atmosphärische Druck. !!!
Dann, wie wird der Karton gehalten?
Der hält es.
Still, hält es.
Die Platte wird so lange gehalten, wie wir die Kraft brechen, die durch die Oberflächenenergie des Wassers (mit Kontaktmedium - im vorliegenden Fall Luft) bereitgestellt wird.
Wie Mike (in den Antworten) sagte, gibt es im Vakuum (vorausgesetzt, Wasser kocht nicht !!!) keine Grenzfläche -> keine Oberflächenenergie -> Platte wird nicht gehalten.
AMing
Mike Dunlavey