Hva om et glass vann var, alle av en plutselig, bokstavelig talt halvtomt?
—Vittorio Iacovella
pessimist er trolig mer riktig om hvordan det slår ut enn theoptimist.
Når folk sier «glasset halvtomt», de vanligvis bety noe sånt som et glass som inneholder like deler vann og luft:
Tradisjonelt, optimist ser glasset som halvfullt mens thepessimist ser det som halvtomt. Dette har gytt en zillion jokevariants—f.eks.,, ingeniøren ser et glass som er dobbelt så stor som den needsto være, surrealistiske ser en giraff å spise et slips, etc.
Men hva hvis det tomme halvparten av glass faktisk var tom—et vakuum?(Enda et vakuum uten tvil er ikke virkelig er tom, men det er et spørsmål forquantum semantikk.)
vakuum ville definitivt ikke vare lenge. Men nøyaktig hva happensdepends på et viktig spørsmål som ingen vanligvis gidder å spørre: Whichhalf er tom?
For vår scenario, vil vi tenke seg tre ulike halv tomme glass, andfollow hva som skjer med dem mikrosekund av mikrosekunder.,
I midten er den tradisjonelle luft/vann glass. På høyre side er aglass som det tradisjonelle, bortsett fra air er erstattet av et vakuum.Glasset på venstre side er halvfull av vann og halvtomt, men det er thebottom halvparten som er tom.
Vi vil forestille støvsugere vises ved tid t=0.
For det første håndfull av mikrosekunder, skjer det ingenting. På thistimescale, selv luften molekyler er nesten stillestående.,
For det meste, luftmolekyler riste rundt med en hastighet på en fewhundred meter per sekund. Men på et gitt tidspunkt, noen tilfeldigvis bemoving raskere enn andre. Den raskeste noen beveger seg i over 1000meters per sekund. Dette er den første til å drive inn vakuum i theglass på høyre side.
vakuum på venstre side er omgitt av barrierer, slik at luften molekyler kan’teasily komme inn. Vannet, som en væske, ikke utvide til å fylle thevacuum på samme måte luft gjør., Imidlertid, i vakuumet av briller,er det ikke begynner å koke, sakte shedding vanndamp inn i det tomme rommet.
Mens vannet på overflaten i både briller begynner å koke bort i glass på høyre side, air farende stopper det før det reallygets kommer. Glasset på venstre fortsetter å fylle med et svært faintmist av vanndamp.
Etter et par hundre mikrosekunder, air susende i glasset på theright fyller vakuumet helt og værer i overflaten av thewater, sender en trykkbølge gjennom væsken., Sidene av theglass bule litt, men de inneholder trykket og ikke bryte. Ashockwave gir gjenklang gjennom vannet og tilbake i luften, joiningthe turbulens allerede er der.
shockwave fra vakuum kollaps tar ca et millisekund tospread ut gjennom de to andre briller. Glasset og vannet både flexslightly som bølge passerer gjennom dem. I noen millisekunder, itreaches mennesker’ ører som et kraftig smell.
Rundt denne tiden, glasset på venstre begynner å synlig løft i theair.,
lufttrykket prøver å presse glass og vann sammen. Thisis den kraft vi tror på som suge. Vakuum på høyre ikke lastlong nok for inntaks å løfte glasset, men siden luften ikke kan getinto vakuum på venstre, glasset og vannet begynner å slidetoward hverandre.
Det kokende vannet har fylt vakuumet med en veldig liten mengde ofwater damp. Som plass blir mindre, opphoping av vann vaporslowly øker presset på vannoverflaten., Til slutt, thiswill langsom koking, akkurat som høyere lufttrykk ville.
Men, glass og vann er nå beveger seg for fort for vaporbuildup til saken. Mindre enn ti millisekunder etter klokken gang,de flyr mot hverandre på flere meter per sekund. Uten acushion luft mellom dem—bare et par wisps av damp—vannet smacksinto bunnen av glasset som en hammer.
Vann er svært nær inkompressible, slik at virkningen ikke er spredt ut—itcomes som en enkelt skarpe støt., Den forbigående styrke på glasset isimmense, og det bryter.
Denne «vann hammer» – effekt (som også er ansvarlig for den «clunk»du noen ganger høre i gamle vvs når du slår av kranen) kan beseen i den kjente party-triks (tatt opp på Mythbusters, analysert inphysics klasser, og vist i utallige student sovesal) ofsmacking toppen av et glass flaske for å blåse ut thebottom.
Når flasken er rammet, er det plutselig dyttet nedover. Den liquidinside ikke svarer til inntaks – (lufttrykk) gang—muchlike i vårt scenario—og en kort gap åpner opp., Det er et lite vakuum—få fraksjoner av en tomme tykk—men når den lukkes, elektrisk bryter thebottom av flasken.
I vår situasjon, det styrker ville være mer enn nok til å ødelegge eventhe tyngste drikkeglass.
bunnen er gjennomført ned ved vannet og thunks mot thetable. Vann sprut rundt det, sprøyting dråper og glass shardsin alle retninger.
i Mellomtiden enebolig øvre delen av glass fortsetter å stige.
Etter et halvt sekund, observatører, høre en pop, har begynt å vike.,Løft deres hoder ufrivillig å følge den stigende bevegelsen av theglass.
glasset har akkurat nok fart til å banke mot taket, breakinginto fragmenter…
… som sitt momentum brukes nå, gå tilbake til bordet.
leksjonen: Hvis optimist, sier glasset er halvfullt, og thepessimist sier glasset er halvtomt, fysikeren ender.
