Glas halb leer

Was wäre, wenn plötzlich ein Glas Wasser buchstäblich halb leer wäre?

– Vittorio Iacovella

Der Pessimist hat wahrscheinlich mehr Recht als Deroptimist.

Wenn Leute „Glas halb leer“ sagen, meinen sie normalerweise so etwas wie ein Glas, das zu gleichen Teilen Wasser und Luft enthält:

Traditionell sieht der Optimist das Glas als halb voll an, während der Pessimist es als halb leer ansieht. Dies hat eine Zillion jokevariants hervorgebracht-zB, der Ingenieur sieht ein Glas, das doppelt so groß ist,wie es sein muss, der Surrealist sieht eine Giraffe, die eine Krawatte isst usw.

Aber was wäre, wenn die leere Hälfte des Glases tatsächlich leer wäre—ein Vakuum?(Selbst ein Vakuum ist wohl nicht wirklich leer, aber das ist eine Frage fürquantum Semantik.)

Das Vakuum würde definitiv nicht lange dauern. Aber genau das, was passiert, hängt von einer Schlüsselfrage ab, die normalerweise niemand stellt: Welche Hälfte ist leer?

Für unser Szenario stellen wir uns drei verschiedene halbleere Gläser vor und folgen, was mikrosekundenweise mit ihnen passiert.,

In der Mitte befindet sich das traditionelle Luft/Wasserglas. Auf der rechten Seite ist Aglass wie die traditionelle, außer die Luft wird durch ein Vakuum ersetzt.Das Glas auf der linken Seite ist halb voll Wasser und halb leer—aber es ist thebottom Hälfte, die leer ist.

Wir stellen uns vor, dass die Staubsauger zum Zeitpunkt t=0 erscheinen.

Für die erste Handvoll Mikrosekunden passiert nichts. Auf dieser Skala sind sogar die Luftmoleküle nahezu stationär.,

Zum größten Teil wackeln Luftmoleküle mit Geschwindigkeiten von wenigen hundert Metern pro Sekunde herum. Aber zu jeder Zeit, einige passieren bemoving schneller als andere. Die schnellsten bewegen sich mit über 1000 Metern pro Sekunde. Dies sind die ersten, die in das Vakuum driftenglas auf der rechten Seite.

Das Vakuum auf der linken Seite ist von Barrieren umgeben, so dass Luftmoleküle nicht leicht eindringen können. Das Wasser, das eine Flüssigkeit ist, dehnt sich nicht aus, um Thevacuum auf die gleiche Weise wie Luft zu füllen., Im Vakuum der Gläser beginnt es jedoch zu kochen und wirft langsam Wasserdampf in den leeren Raum.

Während das Wasser auf der Oberfläche in beiden Gläsern zu kochen beginnt, stoppt das Glas rechts die Luft, die hereinströmt, bevor es wirklich vergeht. Das Glas auf der linken Seite füllt sich weiterhin mit einem sehr schwachen Wasserdampf.

Nach einigen hundert Mikrosekunden füllt die Luft, die in das Glas strömt, das Vakuum vollständig aus und rammt in die Oberfläche Deswassers, wobei eine Druckwelle durch die Flüssigkeit gesendet wird., Die Seiten derglas wölben sich leicht, aber sie enthalten den Druck und brechen nicht. Ashockwave hallt durch das Wasser und zurück in die Luft, joiningthe Turbulenzen bereits da.

Die Schockwelle aus dem Vakuumkollaps dauert ungefähr eine Millisekunde, bis sie durch die beiden anderen Gläser abgelesen wird. Das Glas und das Wasser biegen sich beide, während die Welle durch sie hindurchgeht. In ein paar Millisekunden erreicht es die Ohren der Menschen als lauter Knall.

Um diese Zeit beginnt sich das Glas auf der linken Seite sichtbar in den Boden zu heben.,

Der Luftdruck versucht, Glas und Wasser zusammenzudrücken. Dies ist die Kraft, die wir als Absaugung betrachten. Das Vakuum auf der rechten Seite hielt nicht lange genug an, damit die Absaugung das Glas anheben konnte, aber da Luft nicht in das Vakuum auf der linken Seite gelangen kann, beginnen sich Glas und Wasser zu schieben.

Das kochende Wasser hat das Vakuum mit sehr wenig Wasserdampf gefüllt. Wenn der Raum kleiner wird, erhöht die Ansammlung von Wasserdampfschwach den Druck auf die Wasseroberfläche., Schließlich wird dies das Kochen verlangsamen,genau wie ein höherer Luftdruck.

Glas und Wasser bewegen sich jetzt jedoch zu schnell, als dass der Vaporbuildup eine Rolle spielen könnte. Weniger als zehn Millisekunden nach dem Start der Uhr fliegen sie mit mehreren Metern pro Sekunde aufeinander zu. Ohne akushion von Luft zwischen ihnen-nur ein paar Tropfen Dampf-das Wasser schmatztin den Boden des Glases wie ein Hammer.

Wasser ist sehr nahezu inkompressibel, so dass der Aufprall nicht ausgebreitet wird—es kommt als ein einziger scharfer Schock., Die momentane Kraft auf dem Glas ist angespannt und es bricht.

Dieser“ Wasserhammer “ – Effekt (der auch für das „Klopfen“verantwortlich ist, das man manchmal in alten Sanitäranlagen hört, wenn man den Wasserhahn ausschaltet) kann in dem bekannten Partytrick (aufgezeichnet auf Mythbusters, analysiert Inphysik-Klassen und demonstriert in unzähligen Studentenwohnheimen) gezeigt werdenpacken Sie die Oberseite einer Glasflasche, um Thebottom auszublasen.

Wenn die Flasche getroffen wird, wird sie plötzlich nach unten gedrückt. Der Flüssigkeitsbehälter reagiert nicht sofort auf die Absaugung (Luftdruck)—ähnlich wie in unserem Szenario-und es öffnet sich kurzzeitig ein Spalt., Es ist ein kleines Vakuum – aber wenn es sich schließt, bricht der Schock die Flasche.

In unserer Situation wären die Kräfte mehr als genug, um die schwersten Trinkgläser zu zerstören.

Der Boden wird vom Wasser nach unten getragen und stößt gegen das Seil. Das Wasser spritzt um es herum und sprüht Tröpfchen und Glasscherbenin alle Richtungen.

Unterdessen steigt der abgetrennte obere Teil des Glases weiter an.

Nach einer halben Sekunde haben die Beobachter, die ein Knallen hören, angefangen zu zu zucken.,Ihre Köpfe heben sich unwillkürlich, um der steigenden Bewegung des Glases zu folgen.