” Discussion How does the egg in the bottle demonstration work? Heating the flask causes the air inside to expand, forcing some of the gas molecules out of the flask. As long as the air is heated, the pressure of the fewer but hotter molecules inside is equal to that of the cooler more numerous molecules outside. Blocking the opening of the flask with the egg does not allow the expelled molecules of gas to return. Thus as the flask cools down, the reduced number of molecules inside do not exert enough pressure to equal the outside pressure. The greater external pressure forces the egg into the bottle. There are many ways to drive air out of the bottle. The demonstration is often performed by placing burning paper inside a bottle and putting the egg over the bottle’s mouth when the fire burns out (8–12). Gardner (13) used a match. Arthur (14 ) used alcohol-soaked cotton, and Markow (15) heated the flask with a Bunsen burner. Mandell (16 ) added boiling water to a ketchup or baby bottle and poured the water out quickly before placing the egg over the bottle’s mouth. Ford (8), Gardner (13), and Herbert (10) cite the partial vacuum inside the bottle as the reason the egg is forced into the bottle. Gardner (13) and Herbert (10) state that the air cools and contracts [?] to produce the vacuum. Church (11) states “When the air cooled, it shrunk and took up a lot less space.” This is impossible, since a gas will occupy the same volume (that of the flask) no matter what the temperature. Mandell (16 ) attributes the reduced air pressure to the condensation of residual steam. Kolb et al. (7), Van Cleave (9), and Walpole (12) state that as the paper burns, it removes most of the oxygen from the air inside the jar. The lack of this gas reduces the pressure of the air inside the jar. Since the combustion of cellulose (C6H10O5)x actually produces more moles of gaseous products than there are moles of oxygen consumed, this is not the correct explanation, as De Lorenzo (17) and Moran (18) pointed out and Kolb (19) (in a letter of reply) concurred: (C6H10O5)x + 6x O2(g) = 6x CO2(g) + 5x H2O(g) Arthur correctly states that heating causes the gas to expand and that part of it escapes from the bottle. As the remaining air cools, the pressure inside is decreased. Markow doesn’t give a detailed explanation, but states that this is an excellent demonstration of Charles’ law. Since heating the air in the flask well above room temperature enables the egg to be placed inside the flask, it seems logical that cooling the flask well below room temperature should have a similar effect. Place the egg over the mouth of the flask and place both egg and flask in a freezer. Within three minutes, the egg is forced inside the flask. (Alternatively, the flask could be placed in a salt–ice mixture ({4 °C), but this method is slow and not always successful). At room temperature, the molecules of gas exert a pressure equal to the external pressure. When the flask is cooled with the egg in place, the cooler air inside exerts a lower pressure and the egg is forced into the flask. If the flask is cooled in the freezer for 30 minutes, the egg is placed over the mouth of the flask, and the entire assembly is placed back inside the freezer, the egg will not be forced into the flask even after 10 minutes. (If left much longer than 10 minutes, the egg will begin to freeze and lose its elasticity.) The freezer temperature was {11 °C. Using Amontons’ law, the decrease in pressure can be calculated as done above in the case of heating the flask: P2 = 678 torr; ∆P = 87 torr (11% decrease). For people concerned about the high cholesterol content of eggs, the same experiment can be used to peel a banana (Drotar, ref 20). Use a 1-L flask and a banana whose diameter is a little larger than the diameter of the flask’s neck. Cut a 1.5-inch length off the banana, peel and all. Run the experiment but instead of the egg, place the banana section over the flask opening so that the peel overhangs the edge a little bit. The higher air pressure outside the flask will force the soft pulp into the flask leaving the peel outside. Drotar used the burning paper method in this experiment, but incorrectly stated that the cooling air occupies less space and thus has a reduced pressure.
Conclusions The observations from the particularly designed experiments in this study present compelling evidence contradicting the air-pressure and aerodynamic theories and strongly endorsing the transimpact theory as the explanation for the motion of radiometers. The transimpact model offers a comprehensive theory that effectively explains the observed phenomena related to radiometers, enhancing our comprehension of the intricate mechanisms governing radiometer motion and similar physical phenomena. Transimpact is a prevalent interaction and process at the microscopic scale, exerting a significant influence on various physical phenomena, including Brownian motion and state transition of matter. Its wide-ranging effects underscore its importance in understanding many fundamental physical processes.
Transimpact Upon absorption of energy, such as photons, an electron in an atom excites to a higher orbital, a process known as a quantum jump or atomic electron transition. [11-12] An atomic electron transition occurs spontaneously and typically takes place in a few nanoseconds. As a valence electron jumps to a higher orbital, the outer electron cloud or shell expands, which reduces the distance to adjacent molecules, particles, or objects. This breaks the previous balance between the molecules set by the Van de Walls forces. Since an orbital jump occurs abruptly, it creates an explosive repulsion on neighboring objects, such as the surface of a vane. The process is similar to the burst of popcorn. Imagine the momentum of a bursting popcorn exerted on an adjacent popcorn or the heating pane. This popcorn effect is termed transimpact, coined from atomic electron transition impact. [13] A transimpact may be illustrated using two single-atom molecules next to each other, as depicted in Figure 4. The distance between the two atoms is a result of a balance between attraction and repulsion, known as van de Walls forces, as shown in Figure 4A. After absorbing some energy, an atom experiences an atomic electron transition, which increases the molecular size and reduces the distance to the adjacent molecule, as indicated in Figure 4B. These changes break the balance of the van de Walls forces. The repulsion between the molecules is significantly increased suddenly, which kicks the molecules apart, as depicted in Figure 4C. To comprehend the scale of volume changes in an atomic electron transition, let’s look into the excitation of nitrogen atoms, which comprise 78% of air molecules. A nitrogen atom has 7 electrons and an orbital configuration of 1s²2s²2p³ at the ground state. The radius of the atom is approximately 56 pm, determined primarily by the valence orbital. The orbital configurations of two typical exciting states are 1s²2s²2p²3s¹ and 1s²2s²2p²3p¹. The radii are around 120 pm in such states. Thus, when a nitrogen atom becomes excited, its radius is more than doubled, resulting in a volume increase of over 700% within a period of a few nanoseconds. Figure 4, Transimpact due to atomic electron transition. When an electron of an air molecule becomes excited next to a vane in a radiometer or a molecule on the vane becomes excited next to an air molecule, there is an explosive impact that kicks it apart and pushes the vane at significant momentum. This momentum should be much greater than the hit by an air molecule. Thus, we believe it is the transimpact that drives the motion of radiometers. Transimpact is a very common process since an electron orbital transition occurs whenever there is an energy exchange between an atom and its surroundings. Hence, transimpact affects many processes in daily life. It may be responsible for kicking and moving particles in Brownian motion. [14] The force may also play an important role during the state transition of matter. As temperature increases, this impact may eventually overcome the bonding between molecules and break them apart, resulting in melting and vaporization. [13]
Η εξαιρετική σου ανάρτηση Γιάννη αναδεικνύει μία μεγάλη αλήθεια για την επιστήμη μας. Κανένα φαινόμενο, όσο απλό και αν μας φαίνεται αρχικά, δεν είναι απλό και γι αυτό καμία ερμηνεία δεν είναι πλήρης. Τίποτα δεν θα πρέπει να θεωρείται θέσφατο. Αυτή η αλήθεια μας δημιουργεί ανασφάλειες από τη μία, αλλά αναδεικνύει και την ομορφιά της επιστήμης μας από την άλλη. Αφού μετά από τόσα χρόνια ενασχόλησης με ένα θέμα ανακαλύπτουμε ότι ήμασταν και εμείς ένα από τα θύματα μίας πλάνης.
Όσο περνάνε τα χρόνια τόσο περισσότερο καταλαβαίνω πόσα λίγα γνωρίζω. Πρόσφατα με το ατύχημα που συνέβη στη Σιγκαπούρη, έμαθα για πρώτη φορά ότι στα ύψη που κινείται ένα αεροπλάνο, περίπου στα 30 χιλιάδες πόδια, μπορεί χωρίς κανένα καιρικό φαινόμενο να δημιουργηθεί ένα ξαφνικό ρεύμα αέρα που να προκαλέσει πολύ μεγάλες αναταράξεις. Η περίπτωση αυτή είναι πολύ σπάνια και δεν είναι και ανιχνεύσιμη με κανέναν τρόπο. Η μόνη ειδοποίηση μπορεί να προέλθει από κάποιο αεροπλάνο που προηγείται.
Ακόμη και φαινόμενα της καθημερινότητας είναι πολύ δύσκολο έως αδύνατο να ερμηνευτούν με τη φυσική επιπέδου Λυκείου. Π.χ έχω προσπαθήσει αρκετά χωρίς να το καταφέρω να ερμηνεύσω το παρακάτω φαινόμενο της ασυμμετρίας στη δεξιόστροφη και στην αριστερόστροφη περιστροφή από ένα σπασμένο κουταλάκι που του βάζουμε λίγη πλαστελίνη και το κολλάμε σε έναν χάρακα. Το φαινόμενο αυτό μου το είχε πρωτοδείξει ο αείμνηστος Ανδρέας σε κάποιο συνέδριο. Νάμαστε καλά να τον μνημονεύουμε. Ανδρέας Ι. Κασσέτας
Καλημέρα Πάνο.
Πρωτοείδα τους Κέλτες στο Πανηγύρι της Φυσικής. Μετά πάλι από σένα μαζί με εξήγηση που έδωσες για την ασυμμετρία.
Όντως είναι δύσκολα τα καθημερινά φαινόμενα. Σε κάποια (όπως Κέλτες) δίνουμε δύσκολα εξήγηση. Επικίνδυνα είναι τα άλλα που νομίζουμε ότι εξηγούμε εύκολα αλλά κάνουμε λάθος. Έχεις ασχοληθεί με την πτήση και καταλαβαίνεις το θέμα και τις παρεξηγήσεις.
Αφορά όλους τους ανθρώπους, περισσότερο τους Φυσικούς, μας δείχνει πόσα λίγα (σε σχέση με τον κόσμο γύρω μας) ξέρουμε, τα λάθη που κάνουμε και το πως τα αντιμετωπίζουμε.
Παρουσιάζεται ένα ωραίο παράδειγμα γυροσκοπικής ευστάθειας η εφαρμογή σε μοτοσυκλέτα. Η προσπάθεια αυτή κράτησε χρόνια (σε πειραματικά μοντέλα) και πρόσφατα σταμάτησε γιατί ο γυροσκοπικός μηχανισμός είχε βάρος που δεν μπορούσε να προστεθεί σε μια μοτοσυκλέτα παραγωγής. Η αναλογία ίππου ανά κιλό είναι σημαντική στην σύγχρονή αγορά μοτοσυκλέτας, θεωρείται ότι κάθε κιλό βάρους που αφαιρείται από την μοτοσυκλέτα κατά την σχεδίαση και παραγωγή της επιβαρύνει τον αγοραστή.
Ενδιαφέρον παρουσιάζει η νέα λύση που δόθηκε στην προσπάθειας της “αυτόματης” ευστάθειας της μοτοσυκλέτας άσχετα με το αν έχει αναβάτη ή όχι. Η μοτοσυκλέτα ισορροπεί με μικρές κινήσεις δεξιά και αριστερά. Δείτε το video .
Γιώργο εκτός από την ιδιοστροφορμή υπάρχει και η άλλη. Η στροφορμή λόγω κίνησης κάθε τμήματος του αεροπλάνου. Αυτή μεταβάλλεται από τις εξωτερικές δυνάμεις;
Πως όμως;
by 
Καλημέρα Γιάννη.
Θυμάσαι μήπως το ακτινόμετρο Crookes?
Καλημέρα Γιώργο.
Αν μου είχε έρθει στο μυαλό θα το είχα συμπεριλάβει στο κείμενο.
Άλλη ιστορία οι εξηγήσεις που δίνονται γι’ αυτό!
Για το ακτινόμετρο Crookes από τον Πάνο Μουρούζη:
Για το πείραμα με το αβγό βαζω αυτό το paper για οποιον ενδιαφέρεται
Adcock, L. H. (1998). The egg in the bottle revisited: Air pressure and Amontons’ law (Charles’ Law). Journal of chemical education, 75(12), 1567.
https://chemistry.illinoisstate.edu/downloads/Syllabus_CHE401.01.pdf
” Discussion How does the egg in the bottle demonstration work? Heating the flask causes the air inside to expand, forcing some of the gas molecules out of the flask. As long as the air is heated, the pressure of the fewer but hotter molecules inside is equal to that of the cooler more numerous molecules outside. Blocking the opening of the flask with the egg does not allow the expelled molecules of gas to return. Thus as the flask cools down, the reduced number of molecules inside do not exert enough pressure to equal the outside pressure. The greater external pressure forces the egg into the bottle. There are many ways to drive air out of the bottle. The demonstration is often performed by placing burning paper inside a bottle and putting the egg over the bottle’s mouth when the fire burns out (8–12). Gardner (13) used a match. Arthur (14 ) used alcohol-soaked cotton, and Markow (15) heated the flask with a Bunsen burner. Mandell (16 ) added boiling water to a ketchup or baby bottle and poured the water out quickly before placing the egg over the bottle’s mouth. Ford (8), Gardner (13), and Herbert (10) cite the partial vacuum inside the bottle as the reason the egg is forced into the bottle. Gardner (13) and Herbert (10) state that the air cools and contracts [?] to produce the vacuum. Church (11) states “When the air cooled, it shrunk and took up a lot less space.” This is impossible, since a gas will occupy the same volume (that of the flask) no matter what the temperature. Mandell (16 ) attributes the reduced air pressure to the condensation of residual steam. Kolb et al. (7), Van Cleave (9), and Walpole (12) state that as the paper burns, it removes most of the oxygen from the air inside the jar. The lack of this gas reduces the pressure of the air inside the jar. Since the combustion of cellulose (C6H10O5)x actually produces more moles of gaseous products than there are moles of oxygen consumed, this is not the correct explanation, as De Lorenzo (17) and Moran (18) pointed out and Kolb (19) (in a letter of reply) concurred: (C6H10O5)x + 6x O2(g) = 6x CO2(g) + 5x H2O(g) Arthur correctly states that heating causes the gas to expand and that part of it escapes from the bottle. As the remaining air cools, the pressure inside is decreased. Markow doesn’t give a detailed explanation, but states that this is an excellent demonstration of Charles’ law. Since heating the air in the flask well above room temperature enables the egg to be placed inside the flask, it seems logical that cooling the flask well below room temperature should have a similar effect. Place the egg over the mouth of the flask and place both egg and flask in a freezer. Within three minutes, the egg is forced inside the flask. (Alternatively, the flask could be placed in a salt–ice mixture ({4 °C), but this method is slow and not always successful). At room temperature, the molecules of gas exert a pressure equal to the external pressure. When the flask is cooled with the egg in place, the cooler air inside exerts a lower pressure and the egg is forced into the flask. If the flask is cooled in the freezer for 30 minutes, the egg is placed over the mouth of the flask, and the entire assembly is placed back inside the freezer, the egg will not be forced into the flask even after 10 minutes. (If left much longer than 10 minutes, the egg will begin to freeze and lose its elasticity.) The freezer temperature was {11 °C. Using Amontons’ law, the decrease in pressure can be calculated as done above in the case of heating the flask: P2 = 678 torr; ∆P = 87 torr (11% decrease). For people concerned about the high cholesterol content of eggs, the same experiment can be used to peel a banana (Drotar, ref 20). Use a 1-L flask and a banana whose diameter is a little larger than the diameter of the flask’s neck. Cut a 1.5-inch length off the banana, peel and all. Run the experiment but instead of the egg, place the banana section over the flask opening so that the peel overhangs the edge a little bit. The higher air pressure outside the flask will force the soft pulp into the flask leaving the peel outside. Drotar used the burning paper method in this experiment, but incorrectly stated that the cooling air occupies less space and thus has a reduced pressure.
Σε σχέση με το ακτινομετρο Crookes αν κάποιος ενδιαφέρεται να διαβάσει την διεθνή βιβλιογραφία για το θεμα
Liu, J. Z. (2019). The Process Driving Crookes Radiometers.
Standford University
http://xenon.stanford.edu/~zjl/pdf/mill.pdf
Conclusions The observations from the particularly designed experiments in this study present compelling evidence contradicting the air-pressure and aerodynamic theories and strongly endorsing the transimpact theory as the explanation for the motion of radiometers. The transimpact model offers a comprehensive theory that effectively explains the observed phenomena related to radiometers, enhancing our comprehension of the intricate mechanisms governing radiometer motion and similar physical phenomena. Transimpact is a prevalent interaction and process at the microscopic scale, exerting a significant influence on various physical phenomena, including Brownian motion and state transition of matter. Its wide-ranging effects underscore its importance in understanding many fundamental physical processes.
Transimpact Upon absorption of energy, such as photons, an electron in an atom excites to a higher orbital, a process known as a quantum jump or atomic electron transition. [11-12] An atomic electron transition occurs spontaneously and typically takes place in a few nanoseconds. As a valence electron jumps to a higher orbital, the outer electron cloud or shell expands, which reduces the distance to adjacent molecules, particles, or objects. This breaks the previous balance between the molecules set by the Van de Walls forces. Since an orbital jump occurs abruptly, it creates an explosive repulsion on neighboring objects, such as the surface of a vane. The process is similar to the burst of popcorn. Imagine the momentum of a bursting popcorn exerted on an adjacent popcorn or the heating pane. This popcorn effect is termed transimpact, coined from atomic electron transition impact. [13] A transimpact may be illustrated using two single-atom molecules next to each other, as depicted in Figure 4. The distance between the two atoms is a result of a balance between attraction and repulsion, known as van de Walls forces, as shown in Figure 4A. After absorbing some energy, an atom experiences an atomic electron transition, which increases the molecular size and reduces the distance to the adjacent molecule, as indicated in Figure 4B. These changes break the balance of the van de Walls forces. The repulsion between the molecules is significantly increased suddenly, which kicks the molecules apart, as depicted in Figure 4C. To comprehend the scale of volume changes in an atomic electron transition, let’s look into the excitation of nitrogen atoms, which comprise 78% of air molecules. A nitrogen atom has 7 electrons and an orbital configuration of 1s²2s²2p³ at the ground state. The radius of the atom is approximately 56 pm, determined primarily by the valence orbital. The orbital configurations of two typical exciting states are 1s²2s²2p²3s¹ and 1s²2s²2p²3p¹. The radii are around 120 pm in such states. Thus, when a nitrogen atom becomes excited, its radius is more than doubled, resulting in a volume increase of over 700% within a period of a few nanoseconds. Figure 4, Transimpact due to atomic electron transition. When an electron of an air molecule becomes excited next to a vane in a radiometer or a molecule on the vane becomes excited next to an air molecule, there is an explosive impact that kicks it apart and pushes the vane at significant momentum. This momentum should be much greater than the hit by an air molecule. Thus, we believe it is the transimpact that drives the motion of radiometers. Transimpact is a very common process since an electron orbital transition occurs whenever there is an energy exchange between an atom and its surroundings. Hence, transimpact affects many processes in daily life. It may be responsible for kicking and moving particles in Brownian motion. [14] The force may also play an important role during the state transition of matter. As temperature increases, this impact may eventually overcome the bonding between molecules and break them apart, resulting in melting and vaporization. [13]
Καλημέρα Τίνα.
Ευχαριστώ για τις παραπομπές.
Η εξαιρετική σου ανάρτηση Γιάννη αναδεικνύει μία μεγάλη αλήθεια για την επιστήμη μας. Κανένα φαινόμενο, όσο απλό και αν μας φαίνεται αρχικά, δεν είναι απλό και γι αυτό καμία ερμηνεία δεν είναι πλήρης. Τίποτα δεν θα πρέπει να θεωρείται θέσφατο. Αυτή η αλήθεια μας δημιουργεί ανασφάλειες από τη μία, αλλά αναδεικνύει και την ομορφιά της επιστήμης μας από την άλλη. Αφού μετά από τόσα χρόνια ενασχόλησης με ένα θέμα ανακαλύπτουμε ότι ήμασταν και εμείς ένα από τα θύματα μίας πλάνης.
Όσο περνάνε τα χρόνια τόσο περισσότερο καταλαβαίνω πόσα λίγα γνωρίζω. Πρόσφατα με το ατύχημα που συνέβη στη Σιγκαπούρη, έμαθα για πρώτη φορά ότι στα ύψη που κινείται ένα αεροπλάνο, περίπου στα 30 χιλιάδες πόδια, μπορεί χωρίς κανένα καιρικό φαινόμενο να δημιουργηθεί ένα ξαφνικό ρεύμα αέρα που να προκαλέσει πολύ μεγάλες αναταράξεις. Η περίπτωση αυτή είναι πολύ σπάνια και δεν είναι και ανιχνεύσιμη με κανέναν τρόπο. Η μόνη ειδοποίηση μπορεί να προέλθει από κάποιο αεροπλάνο που προηγείται.
Ακόμη και φαινόμενα της καθημερινότητας είναι πολύ δύσκολο έως αδύνατο να ερμηνευτούν με τη φυσική επιπέδου Λυκείου. Π.χ έχω προσπαθήσει αρκετά χωρίς να το καταφέρω να ερμηνεύσω το παρακάτω φαινόμενο της ασυμμετρίας στη δεξιόστροφη και στην αριστερόστροφη περιστροφή από ένα σπασμένο κουταλάκι που του βάζουμε λίγη πλαστελίνη και το κολλάμε σε έναν χάρακα. Το φαινόμενο αυτό μου το είχε πρωτοδείξει ο αείμνηστος Ανδρέας σε κάποιο συνέδριο. Νάμαστε καλά να τον μνημονεύουμε.
Ανδρέας Ι. Κασσέτας
Καλημέρα Πάνο.
Πρωτοείδα τους Κέλτες στο Πανηγύρι της Φυσικής. Μετά πάλι από σένα μαζί με εξήγηση που έδωσες για την ασυμμετρία.
Όντως είναι δύσκολα τα καθημερινά φαινόμενα. Σε κάποια (όπως Κέλτες) δίνουμε δύσκολα εξήγηση. Επικίνδυνα είναι τα άλλα που νομίζουμε ότι εξηγούμε εύκολα αλλά κάνουμε λάθος. Έχεις ασχοληθεί με την πτήση και καταλαβαίνεις το θέμα και τις παρεξηγήσεις.
Ωραία η ανάρτηση. Ένα θέμα που έχει .. έκταση.
Αφορά όλους τους ανθρώπους, περισσότερο τους Φυσικούς, μας δείχνει πόσα λίγα (σε σχέση με τον κόσμο γύρω μας) ξέρουμε, τα λάθη που κάνουμε και το πως τα αντιμετωπίζουμε.
Παρουσιάζεται ένα ωραίο παράδειγμα γυροσκοπικής ευστάθειας η εφαρμογή σε μοτοσυκλέτα. Η προσπάθεια αυτή κράτησε χρόνια (σε πειραματικά μοντέλα) και πρόσφατα σταμάτησε γιατί ο γυροσκοπικός μηχανισμός είχε βάρος που δεν μπορούσε να προστεθεί σε μια μοτοσυκλέτα παραγωγής. Η αναλογία ίππου ανά κιλό είναι σημαντική στην σύγχρονή αγορά μοτοσυκλέτας, θεωρείται ότι κάθε κιλό βάρους που αφαιρείται από την μοτοσυκλέτα κατά την σχεδίαση και παραγωγή της επιβαρύνει τον αγοραστή.
Ενδιαφέρον παρουσιάζει η νέα λύση που δόθηκε στην προσπάθειας της “αυτόματης” ευστάθειας της μοτοσυκλέτας άσχετα με το αν έχει αναβάτη ή όχι. Η μοτοσυκλέτα ισορροπεί με μικρές κινήσεις δεξιά και αριστερά. Δείτε το video .
Εξαιρετικό βίντεο Κώστα!
Σύστημα αυτομάτου ελέγχου.
Καλημέρα Γιάννη.Βλεποντας να αναφέρεσαι στο φαινόμενο του ποδηλάτου μου θύμισες κάτι ανάλογο:
Και η απάντηση:
Γιώργο εκτός από την ιδιοστροφορμή υπάρχει και η άλλη. Η στροφορμή λόγω κίνησης κάθε τμήματος του αεροπλάνου. Αυτή μεταβάλλεται από τις εξωτερικές δυνάμεις;
Πως όμως;
Δεν ξέρω.Νομίζω ότι πρέπει να εξισορροπούνται.
Έδωσα μια απάντηση . Αν κάποις έχει κάτι άλλο να πει , ευχαρίστως να το δούμε.