Ποια θα είναι η πίεση στο κλειστό δοχείο;

Δυο χρόνια και λίγες μέρες παλιό.

Υπάρχει περίπτωση κάποιος από τους φίλους να το θυμάται.

Το πιθανότερο είναι να έχει ξεχαστεί εντελώς. Εγώ δεν θυμόμουν το έγγραφο, το οποίο ευτυχώς υπάρχει και δεν θα ξαναγράψω κάποια απάντηση.

Ο στόχος της ανάρτησης είναι τρομοκρατικός και διδακτικίστικος.

Λέει σε κάθε ασκησιοκατασκευαστή:

-Μην κλείνεις τα δοχεία σου σε ασκήσεις. Περίεργα προκύπτουν.

Στράτο είναι ένα πολύ δύσκολο κουίζ.

Σιγά μην το απαντούσα αν μου ετίθετο έτσι ξαφνικά. Αν δεν είχε προηγηθεί το ερώτημα του Παναγιώτη Κουμαρά όταν πίναμε κρασί και αν δεν είχαν προκύψει μακρότατες συζητήσεις με έντονες διαφωνίες και μοντέλα πολλά και περίεργα.

Θα περιμένω απάντηση κάποιου φίλου που θα το βρει ή θα το θυμηθεί.

Το έγγραφο με την απάντηση είναι έτοιμο εδώ και δυο χρόνια.

Καλησπέρα Διονύση.

Να απαντηθεί το ερώτημα. Η επιλογή του μοντέλου είναι ευθύνη αυτού που δίνει απάντηση.

Η πραγματικότητα αδιαφορεί για τα μοντέλα. Αυτά είναι ανθρώπινες επινοήσεις.

Αν σου κάνω ερώτηση σχετική με πραγματικό αέριο και απαντήσεις χρησιμοποιώντας το μοντέλο ιδανικού αερίου και την καταστατική εξίσωση, εγώ θα φταίω;

Επαναφέρω το θέμα ώστε να τρομοκρατήσω όσους κλείνουν δοχεία και δεν τρομοκρατήθηκαν τότε.

Φυσικά δεν υπάρχει αρχή διατήρησης της πίεσης. Υπάρχει διατήρηση όγκου επιβαλλόμενη από το ανένδοτον των τοιχωμάτων.

Όπως είδες ούτε διατήρηση ενέργειας επικαλέστηκα, ούτε συσχετισμό πίεσης-ενέργειας έκανα.

Θα μπορούσα να μιλήσω για μια μορφή δυναμικής ενέργειας που μετατρέπεται σε άλλη, όμως για την τότε συζήτηση δεν το έκανα ούτε στο στερεό, ούτε στο υγρό ελατήριο.

Ακριβώς το ίδιο είναι. 

Την ερώτηση την γνώρισα από τον Παναγιώτη Κουμαρά.

Ο Παναγιώτης είχε γράψει σε σχετική συζήτηση:

Καλησπέρα και από μένα

Η ευρηματικότητα των μοντέλων που παρουσιάζονται, μου θυμίζουν μοντέλα από την Ιστορία της Φυσικής και με έσπρωξαν να προτείνω να την ξαναδούμε. Μέχρι τη δεκαετία του 1650 οι επιστήμονες της εποχής θεωρούσαν ότι στο βαρόμετρο η στήλη του Υδραργύρου ισορροπεί από το βάρος του αέρα (βαρο-μετρο).  Ο Μπόυλ στο βιβλίο του “New Experiments Physico-Mechanicall, touching the Spring of the Air” που τυπώθηκε το 1660 τοποθετεί το βαρόμετρο κάτω από γυάλινο κώδωνα και εξηγεί το αμετάβλητο της ένδειξής του (δείχνει το ίδιο είτε στην ελεύθερη ατμόσφαιρα είτε κάτω από τον κώδωνα) εισάγοντας την έννοια της ατμοσφαιρικής πίεσης μέσα από τη μοντέλο: Φαντάστηκε (δείτε το επισυναπτόμενο αρχείο) ότι ο αέρας αποτελείται από μικρά σωματίδια και κάθε σωματίδιο είναι ένα μικρό ελατήριο που μπορεί να συμπιεστεί από κάποια εξωτερική δύναμη (με αυτό τρόπο γίνεται η εισαγωγή του μορίου στη Φυσική και έτσι εισάγεται σήμερα το μόριο στο Γαλλικό πρόγραμμα σπουδών. Αυτοί εξηγούν ότι η Φυσική εισάγει έννοιες στο μικρόκοσμο για να ερμηνεύσει παρατηρήσεις του γύρω μας κόσμου). Στον ανοιχτό χώρο το βάρος της ατμόσφαιρας συμπιέζει τα ελατήρια του αέρα (τα μόρια στη σημερινή γλώσσα) και αυτά διατηρούν τη συμπίεσή τους και στον κλειστό χώρο κάτω από το γυάλινο κώδωνα. Τα ελατήρια αυτά προσκρούουν στην επιφάνεια του υδράργυρου στο κάτω ανοιχτό μέρος του βαρόμετρου, και αναγκάζουν τον υδράργυρο να δημιουργήσει τη στήλη που έχει βάρος ίσο με τη δύναμη που συνολικά αυτά εξασκούν (δείτε αν θέλετε πιο εκτεταμένα την ιστορία στο κείμενο που επισυνάπτεται). Έτσι το βαρόμετρο έγινε όργανο μέτρησης της πίεσης, πιεσόμετρο, και παραμένει μέχρι σήμερα, κρατώντας όμως ακόμη το αρχικό του όνομα παρόλο που δεν μετράει βάρος.

Τα παραπάνω θυμίζουν τα ελατήρια του Γιάννη που έβαλε και το θέμα.

Το ερώτημα είναι: θα μπορούσε να λειτουργήσει αντίστοιχο με του Μπόυλ μοντέλο για τα μόρια του νερού; Είναι συμπιεστό το νερό; Η απάντηση που δίνεται στη βιβλιογραφία: «Για το νερό και πολλά κοινά υγρά, μια πρόχειρη προσέγγιση είναι ότι ο όγκος μειώνεται περίπου 5% υπό πίεση 1000 ατμοσφαιρών» (http://www.engineering.uiowa.edu/~cfd/pdfs/tables/1-42B.pdf). Η ίδια βέβαια λογική υπάρχει και πίσω από την αναφορά στα «Ειδικά θέματα Φυσικής, Σκούντζος Παν. – Σκούντζος Αντ.» από το Γιώργο στη σελίδα 2 της συζήτησης. Από πίνακες που υπάρχουν στην παραπάνω αναφορά προκύπτει ότι υπό πίεση 3 ατμόσφαιρες ο αρχικός όγκος του νερού μειώνεται κατά 140 περίπου εκατομμυριοστά δηλ. κατά 0,014%. Νομίζω ότι θα μπορούσε το μοντέλο του Μπόυλ να δουλέψει και για το νερό, απλά τα «ελατήρια» τώρα θα ήταν πιο «σκληρά» από τα ελατήρια του αέρα. Αυτά θα ήταν η «μνήμη» του νερού και στο δοχείο με τα ανένδοτα τοιχώματα. Η δύναμη υπήρξε για να συμπιέσει τα ελατήρια, η πίεση εκφράζει ένα βαθμό «συμπίεσης» των ελατηρίων. Αυτό θα είχε ως συνέπεια να υπάρχει πίεση σε κάθε σημείο του ρευστού αλλά να ασκείται δύναμη μόνο όταν υπάρχει στο μέρος αυτό κατάλληλο υπόθεμα δηλ. επιφάνεια.

Άραγε η συμπιεστότητα των υγρών επιβάλλεται από την αρχή διατήρησης της Ενέργειας;

Η υπογράμμιση της τελευταίας φράσης δική μου.

Πολύ σωστά Νίκο!

Ακριβώς κάτω έχουμε μεγαλύτερη πυκνότητα.

Ποια τιμή πίεσης προβλέπεις;

1 Atm

1,5 Atm

2 Atm 

0 Atm

Θα περιμένω και άλλη απάντηση ή και λύση.

Υπάρξει δεν υπάρξει αναρτώ την λύση.