Flasche mit Wasser und Luft, alles im Vakuum: Was passiert?

Sie haben eine Flasche, die halb mit Wasser und halb mit Luft gefüllt ist. Die Umgebung ist ein Vakuum, in dem sich die Flasche befindet. Die Umgebung hat Schwerkraft .

Wenn wir also die Flasche umdrehen, so dass der Boden der Flasche nach oben und der Deckel der Flasche nach unten zeigt. Wenn Sie den Flaschenverschluss öffnen, um zu versuchen, das Wasser zu entfernen, was würde passieren?

Das Ziel ist zu wissen, ob sich die Luft in der Flasche ausdehnen würde (und somit die Flaschenform halten würde) oder ob die Luftmenge gleich bleiben würde und die Flasche nur zerbrechen würde; Vorausgesetzt das Wasser kommt raus.

Meine Vermutung: Ich würde denken, dass das Wasser nicht aus der Flasche kommt, da sich die Luft nicht ausdehnen kann. Wenn Sie das Wasser aus der Flasche zwingen (dh herausdrücken), würde ich denken, dass es sich zusammenziehen würde, um sich nicht auszudehnen, sondern die ganze Zeit über den gleichen Platz einzunehmen. (weiteres Beispiel unten) Wenn Sie dasselbe Experiment ohne Vakuum durchführen (versuchen Sie es zu Hause), wenn Sie das Wasser ausschütten, steigen Blasen auf und ersetzen den Raum, den das Wasser eingenommen hat

WEITERES BEISPIEL: Wenn wir eine Flasche hätten, die bis zu 100 Einheiten von allem aufnehmen kann. Wir haben 70 Einheiten Wasser darin und 30 Einheiten Luft. Wenn Sie die Flasche kippen und dann den Deckel öffnen (wo sich außerhalb der Flasche Luft befindet), würden Sie sehen, dass die Flasche beim Auslaufen des Wassers nur 60 Einheiten Wasser enthält, sodass Blasen in die Flasche steigen, um sie zu besetzen 10 Einheiten in der Flasche übrig. Die Frage ist, was diese 10 Einheiten in der Flasche ersetzen würde, wo außerhalb der Flasche ein Vakuum herrscht.

@count_to_10 Die Verwendung von Schwerkraft besteht darin, dass etwas versucht, das Wasser aus der Flasche zu bekommen. Wenn wir dies ohne Schwerkraft tun, können wir nicht sicher sein, was das Wasser daran hindert, herauszukommen. Wenn das Wasser herauskommt, bin ich mir nicht sicher, was passieren würde; Mein Hauptaugenmerk liegt auf der Luft in der Flasche und ob sie die Flasche ausdehnen oder zerdrücken würde. Der Grund, warum ich denke, dass das Wasser nicht herauskommen würde, ist, dass ich davon ausgehen würde, dass sich die Luft nicht ausdehnen könnte, und da es nichts gibt, was den Raum ersetzen könnte, den das Wasser hinterlassen würde, wenn es die Flasche verlassen würde, könnte das Wasser nicht austreten.
Wie @count_to_10 in seiner Antwort sagt, hast du eine Rakete. Gehen Sie zu youtube.com und suchen Sie nach „Wasserflaschenrakete“, um zu sehen, was passieren wird. Der einzige Unterschied in Ihrem Fall besteht darin, dass die Umgebung ein Vakuum anstelle einer Standardatmosphäre ist. Ihre Rakete wird daher effizienter, weil Ihr Druckunterschied zwischen innen und außen höher ist.
Betreff: "Luft kann sich nicht ausdehnen." Vielleicht möchten Sie diese Tatsache noch einmal überprüfen.

Antworten (3)

Wenn wir dies ohne Schwerkraft tun, können wir nicht sicher sein, was das Wasser daran hindert, herauszukommen.

Nein, der Druck von Wasser und Luft würde es immer noch im Vakuum herausdrücken.

Sie haben die Schwerkraft als Kraft in Ihrem Pfosten, sodass das dichtere Wasser nach unten gezogen wird, näher an der Kappe als an der Luft. Es wird dann herausgezogen und kocht sofort aufgrund des Vakuums.

Das Wasser würde austreten, gefolgt von der Luft, und da der Druck höher als das Vakuum ist, würde die Luft den bequemsten Weg durch die Kappe nehmen. Wie in den anderen Antworten angegeben, kann es am Flaschenhals zu einem leichten, sehr vorübergehenden Druckanstieg kommen. Außerdem kann je nach Luftdruck etwas Luft Blasen im Wasser verursachen, wenn die Mischung aus der Kappe austritt .

Es gibt keinen äußeren Druck, der die Flasche nach innen drückt. Dies würde alles sehr schnell geschehen, die Flasche wäre tatsächlich wie eine Rakete, bei der der gesamte Inhalt mit relativ hohen Geschwindigkeiten aus der Kappe austritt.

 

Wenn die Flasche "halb mit Luft" gefüllt ist, hat diese Luft vermutlich einen gewissen Druck. Und diese Luft dehnt sich aus, wenn die Flasche geöffnet wird (sie versucht, den Druck des Vakuums anzupassen) und drückt das Wasser heraus. Es entsteht ein Druckunterschied von P A ich R + ρ G H − P e X T - aber wenn P e X T = 0 Da es eine Vakuumumgebung gibt, gibt es nur den Druck der Luft in der Flasche plus die Schwerkraft, die das Wasser herausdrückt. Aber auch ohne Schwerkraft würde das Wasser herauskommen.

Wenn Sie dagegen eine Flasche mit normaler (atmosphärischer) Umgebung haben, herrscht an der Flaschenmündung der gleiche Druck und an der Wasseroberfläche ein etwas niedrigerer Druck (niedriger um ρ G H Wo H ist die Höhe des Wassers in der Flasche). Das bedeutet, dass sich die Luft nur ein wenig ausdehnen würde – und wenn nicht mehr Luft in die Flasche bläst, stoppt der Wasserfluss (oder die Flasche zerbricht).

Einverstanden. Das Wasser würde definitiv aus der Flasche kommen, unabhängig davon, ob wir Schwerkraft haben oder nicht, wie Sie erwähnt haben. Was mit der Luft passiert, weiß ich noch nicht. Was passiert also mit der Luft in der Flasche, wenn das Wasser die Flasche verlässt, bis zu dem Punkt, an dem gerade noch genug in der Flasche übrig ist, um das Eindringen von Luft in das Vakuum zu stoppen? Dehnt sich die Luft aus, um den verbleibenden Platz in der Flasche einzunehmen, oder schrumpft die Flasche, so dass die Luft nur den Platz einnimmt, den sie ursprünglich hält?
Die Luft dehnt sich aus. Es gibt keinen Druck, es an Ort und Stelle zu halten. Kein Druck auf der Außenseite der Flasche. Stellen Sie sich das Wasser als Kolben vor, mit 1 atm auf der einen und 0 atm auf der anderen Seite. Der Kolben dehnt sich aus und der Luftdruck sinkt. Je nachdem, ob der Prozess adiabat oder isotherm ist, ändert sich die Höhe des Druckabfalls – aber in jedem Fall entweicht das gesamte Wasser und die gesamte Luft.

Lassen Sie uns Ihr Experiment visualisieren. Sie drehen die Flasche auf den Kopf und öffnen den Deckel im umgebenden Vakuum. Stellen Sie sich eine imaginäre Trennwand an der Mündung der Flasche vor. Es gibt keine Moleküle darunter (das Vakuum) und viele darüber (Wasser, Luft). Die Entropie des Systems wird zunehmen und das Material im Inneren wird herausgeschleudert, vorausgesetzt, das externe Vakuum wird aufrechterhalten. Das Wasser wird verdunsten, wie @count_to_10 sagte, und zusammen mit den Luftmolekülen herausgedrückt. Dies ist NICHT der Fall, wenn das umgebende Vakuum ein sehr kleiner Bereich ist und nicht aufrechterhalten wird. Die anfänglichen Dämpfe (+ Luft), die sich bilden, verhindern, dass der Rest austritt, und es wird eine Art Gleichgewicht erreicht. Da die Luft im Inneren unter einem viel höheren Druck steht, wird sie sich als Blasen nach außen drücken, bis ein absolutes Gleichgewicht mit der Umgebung erreicht ist. Für ein großes Vakuum

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