🟥 Эксперимент с маслом и водой в вакуумной камере

Вода в вакууме кипит, потому что при низком давлении её давление насыщенного пара становится больше остаточного давления. Масло при комнатной температуре имеет очень низкое давление насыщенного пара, поэтому в таком вакууме не кипит.

Но самое интересное происходит в конце видео. Почему переворачивается стакан с водой? Дело в том, что при запуске воздуха обратно у нас происходит резкое схлопывание пузырьков водяного пара в воде. Пока вода кипит в вакууме, в ней и на стенках образуются пузырьки, заполненные водяным паром. Когда в камеру впускают воздух, давление над жидкостью резко возрастает до атмосферного. Температура воды не успевает измениться, а для неё при этой температуре давление насыщенного пара остаётся очень низким. Поэтому пузырьки пара становятся неустойчивыми: пар внутри них конденсируется, объём резко уменьшается — пар превращается в жидкость, а это уменьшение объёма примерно в тысячу раз.

Пузырьки начинают схлопываться. Жидкость устремляется в образующиеся пустоты, возникают микроструи, ударные волны и турбулентность. Это называется кавитацией. Если такие схлопывания происходят у поверхности, они могут выбросить воду вверх в виде резкого всплеска. Множество схлопываний даёт достаточно сильный гидродинамический удар, который может опрокинуть стакан. А в масле таких пузырьков пара нет — оно не кипело. Поэтому при впуске воздуха оно ведёт себя спокойно.

Да и в целом процесс кавитации очень интересен с точки зрения физики, потому что большая энергия концентрируется в небольшом объеме и у нас могу возникать:
▪️локальные давления порядка сотен и тысяч атмосфер;
▪️локальные температуры до тысяч кельвинов (в акустической кавитации — до ~5000 K);
▪️ударные волны, кумулятивные микроструи, шум;
▪️ сонолюминесценция (свечение).
#physics #science #физика #наука #термодинамика #мкт #кипение #опыты #эксперименты

☕️ Поведение воды в вакуумной камере

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib