Copo meio vazio

e se um copo de água estivesse, de repente, literalmente meio vazio?

—Vittorio Iacovella

O pessimista está provavelmente mais certo sobre como acaba do que o otimista.

Quando as pessoas dizem “copo meio vazio”, elas geralmente significam algo como um vidro contendo partes iguais de água e de ar:

Tradicionalmente, o otimista vê o copo como meio cheio, enquanto thepessimist vê-lo como meio vazio. Isto gerou um zilhão de jokevariantes-e.g.,, o engenheiro vê um copo que é duas vezes maior do que precisa ser, o surrealista vê uma girafa comendo uma gravata, etc.mas e se a metade vazia do copo estivesse realmente vazia—um vácuo?(Mesmo um vácuo sem dúvida não é realmente vazio, mas isso é uma pergunta para a semântica de quantum.)

O vácuo definitivamente não duraria muito tempo. Mas o que acontece exatamente em uma pergunta chave que ninguém costuma perguntar: qual metade está vazia?para o nosso cenário, vamos imaginar três copos diferentes meio vazios, e seguir o que lhes acontece microssegundo por microssegundo.,

no meio está o tradicional vidro AR / água. À direita está aglass como o tradicional, exceto o ar é substituído por um vácuo.O copo à esquerda está meio cheio de água e meio vazio—mas é o botom metade que está vazio.imaginamos que os aspiradores aparecem no tempo t = 0.

para o primeiro punhado de microssegundos, nada acontece. Nesta escala de tempo, até as moléculas de ar estão quase estacionárias.,

na maior parte das vezes, as moléculas de ar oscilam em torno de velocidades de metros de fewhundred por segundo. Mas a qualquer momento, alguns lamentam mais depressa do que outros. Os mais rápidos movem-se a mais de 1000 metros por segundo. Estes são os primeiros a deslizar para o vácuo na vidraça à direita.

O vácuo à esquerda é cercado por barreiras, por isso as moléculas de ar podem ‘ facilmente entrar. A água, sendo um líquido, não se expande para encher o vacuum da mesma forma que o ar., No entanto,no vácuo dos copos, ele começa a ferver, derramando lentamente vapor de água para o espaço vazio.

While the water on the surface in both glasses starts to boiling away, in glass on the right, the air rushing in stops it before it realygets going. O vidro à esquerda continua a encher-se com um pouco de vapor d’água.

após algumas centenas de microssegundos, o ar correndo para o vidro sobre a direita enche o vácuo completamente e rams para a superfície da água, enviando uma onda de pressão através do líquido., Os lados da protuberância da vidraça ligeiramente, mas eles contêm a pressão e não quebram. A onda de choque reverte através da água e volta para o ar, juntando-se à turbulência já lá existente.

The shockwave from the vacuum collapse takes about a millisecond tospread out through the other two glasses. O vidro e a água são flexíveis à medida que a onda passa por eles. Em mais alguns milissegundos, ele ouve os humanos como um estrondo alto.

nesta altura, o vidro à esquerda começa a levantar-se visivelmente para o ar.,a pressão do ar está a tentar apertar o vidro e a água. Esta é a força que pensamos como sucção. O vácuo à direita não durou o suficiente para a sucção levantar o vidro, mas como o ar não consegue entrar no vácuo à esquerda, o vidro e a água começam a deslizar um para o outro.

a água em ebulição encheu o vácuo com uma pequena quantidade de vapor de água. À medida que o espaço fica menor, a acumulação de vapor d’água aumenta a pressão sobre a superfície da água., Eventualmente, isto irá abrandar a ebulição, tal como uma maior pressão do ar.

No entanto, o vidro e a água estão agora movendo-se muito rápido para a vaporbuildup para a matéria. Menos de dez milissegundos após o início do relógio,voam uns contra os outros a vários metros por segundo. Sem um turbilhão de ar entre eles—apenas alguns pedaços de vapor-a água bate no fundo do vidro como um martelo.

a água é quase impossível, por isso o impacto não se espalha—se como um único choque agudo., A força momentânea no isimmense de vidro, e parte-se.este efeito ” martelo de água “(que também é responsável pelo”cacho” que às vezes se ouve na canalização antiga quando se desliga a torneira) pode ser visto no bem conhecido truque do partido (gravado em Mythbusters, analisado em classes de física, e demonstrado em inúmeros dormitórios de estudantes) de roubar o topo de uma garrafa de vidro para explodir a botija.quando o frasco é atingido, é empurrado subitamente para baixo. O liquidinside não responde imediatamente à sucção (pressão do ar)—muito semelhante ao nosso cenário-e uma lacuna abre-se brevemente., É um pequeno vácuo-frações novas de uma polegada de espessura-mas quando fecha, o choque quebra o fundo da garrafa.na nossa situação, as forças seriam mais do que suficientes para destruir os copos mais pesados.

o fundo é carregado para baixo pela água e pelos troncos contra a mesa. A água salpica em torno dela, pulverizando gotículas e fragmentos de vidro em todas as direções.entretanto, a parte superior destacada do vidro continua a subir.

após meio segundo, os observadores, ouvindo um pop, começaram a vacilar.,As suas cabeças erguem-se involuntariamente para seguir o movimento ascendente da vidraça.