Glas halvt tomt

Hvad hvis et glas vand pludselig var halvt tomt?

—Vittorio iacovella

pessimisten har nok mere ret i, hvordan det viser sig end theoptimist.

Når folk siger, at “glasset er halvt tomt”, de plejer at betyde noget som et glas, der indeholder lige dele vand og luft:

Traditionelt, optimist, ser glasset som halvt fuld, mens thepessimist ser det som halvt tomt. Dette har affødt enilillion jokevariants-f—, ser ingeniøren et glas, der er dobbelt så stort, som det har brug forat være, surrealisten ser en giraf, der spiser et slips osv.

men hvad nu hvis den tomme halvdel af glasset faktisk var tom—et vakuum?(Selv et vakuum er uden tvivl ikke rigtig tomt, men det er et spørgsmål til semuantum semantik.)

vakuumet ville bestemt ikke vare længe. Men præcis hvad der skerafhænger af et centralt spørgsmål, som ingen normalt generer at spørge: Hvilkehalvdelen er tom?

for vores scenario forestiller vi os tre forskellige halvtomme briller ogFølg hvad der sker med dem mikrosekund ved mikrosekund.,

i midten er det traditionelle luft / vandglas. Til højre er aglass som den traditionelle, undtagen luften erstattes af et vakuum.Glasset til venstre er halvt fyldt med vand og halvt tomt – men det er den nederste halvdel, der er tom.

Vi forestiller os, at støvsugerne vises på tidspunktet t=0.

For den første håndfuld mikrosekunder sker der intet. På thistimescale er selv luftmolekylerne næsten stationære.,

for det meste springer luftmolekyler rundt med hastigheder på fåhundrede meter pr.sekund. Men på ethvert givet tidspunkt, nogle sker for at begræde hurtigere end andre. De hurtigste få bevæger sig med over 1000meter i sekundet. Disse er de første til at drive ind i vakuumet iglas til højre.

vakuumet til venstre er omgivet af barrierer, så luftmolekyler kan ikkelet komme ind. Vandet, der er en væske, udvides ikke til at fyldevakuum på samme måde som luften gør., Men i vakuumet af brillerne begynder det at koge, langsomt kaste vanddamp ind i det tomme rum.

mens vandet på overfladen i begge briller begynder at koge væk, i glasset til højre stopper luften ind, før det virkelig kommer i gang. Glasset til venstre fortsætter med at fylde med en meget svagmand af vanddamp.

Efter et par hundrede mikrosekunder, luften farende ind i glasset på theright fylder det vakuum, der helt og rams i overfladen af thewater, sender en trykbølge gennem væsken., Siderne afglas bule lidt, men de indeholder trykket og ikke bryde. Ashockwaveave genlyder gennem vandet og tilbage i luften, sammenføjningturbulensen allerede der.

stødbølgen fra vakuumkollapsen tager cirka et millisekund ud gennem de to andre briller. Glasset og vandet fle .slidt som bølgen passerer gennem dem. Om nogle få millisekunder, detNår menneskers ører som et højt bang.

omkring dette tidspunkt begynder glasset til venstre synligt at løfte ind iluft.,

lufttrykket forsøger at presse glasset og vandet sammen. Dette er den kraft, vi tænker på som sugning. Vakuumet til højre varede ikke længe nok til, at suget kunne løfte glasset, men da luft ikke kan komme ind i vakuumet til venstre, begynder glasset og vandet at glide hinanden.

det kogende vand har fyldt vakuumet med en meget lille mængde vanddamp. Efterhånden som rummet bliver mindre, ophobes vanddampenforøger langsomt trykket på vandets overflade., Til sidst vil dettevil sænke kogningen, ligesom højere lufttryk ville.

imidlertid er glasset og vandet nu bevæger sig for hurtigt for vaporbuildup at sagen. Mindre end ti millisekunder efter uret startede,flyver de mod hinanden med flere meter i sekundet. Uden akussion af luft mellem dem-kun et par stykker damp—smager vandeti bunden af glasset som en hammer.

vand er meget næsten inkomprimerbart, så virkningen er ikke spredt ud—detkommer som et enkelt skarpt stød., Den øjeblikkelige kraft på glasset erbetydeligt, og det bryder.

Denne “vand hammer” – effekt (som også er ansvarlig for den “clunk”du hører nogle gange i gamle vvs, når du slukker for vandhanen) kan beseen i de velkendte party trick (optaget på Mythbusters, analyseret inphysics klasser, og påvist i utallige studerende sovesale) ofsmacking toppen af en glasflaske til at blæse ud thebottom.

når flasken rammes, skubbes den pludselig nedad. Li .uidinside reagerer ikke på sugningen (lufttrykket) med det samme—meget ligesom i vores scenarie—og et hul åbner kort op., Det er en lille vakuum-afeew brøkdele af en tomme tyk – men når det lukker, chok bryder bunden af flasken.

i vores situation ville kræfterne være mere end nok til at ødelægge selvde tungeste drikkeglas.

bunden føres nedad af vandet og thunks mod thetable. Vandet sprøjter rundt om det, sprøjter dråber og glasskåri alle retninger.

i mellemtiden fortsætter den løsrevne øvre del af glasset med at stige.

efter et halvt sekund er observatørerne, der hører en pop, begyndt at flinch.,Deres hoveder løfter ufrivilligt for at følge den stigende bevægelse afglas.