ارائه دهنده: شقایق امامی (ورودی ۹۸ کارشناسی فیزیک)

انجام آزمایش: محمدحسین توسلی (ورودی ۹۸ کارشناسی فیزیک)

مطابق فیلم‌هایی که دیدیم و آزمایشی که انجام شد، اگر یک بطری شیشه‌ای را با آب پرکرده و به دهانه‌ی آن ضربه‌ای قوی وارد کنیم، انتهای بطری می‌شکند. این سوال مطرح می‌شود که چرا بطری از انتها می‌شکند؟! شاید اولین جوابی که به ذهن برسد این باشد که بر اثر ضربه، حجم زیادی هوا وارد بطری شده و به دلیل فشار ایجادشده درون بطری به آب نیرو وارد می‌شود. از آن‌جایی که فشار در کف مایعات نیز بیشتر است، این باعث شکسته‌شدن ظرف می‌شود. اما این جواب اشتباه است و حجم فشرده‌شده‌ی هوا نمی‌تواند نیروی کافی برای شکستن ظرف را تامین کند.

علت پدیده این است که هنگام واردشدن ضربه، بطری شروع به حرکت می‌کند و طبق قانون لختی، آب درون بطری تمایل دارد سکون خود را حفظ کند. پس در انتهای بطری، حباب‌هایی از خلا نسبی ایجاد می‌شود (فشار کم در این حباب‌ها موجب تبخیر مولکول‌های آب می‌شود، در نتیجه خلا کامل نیست). این حباب‌ها به دلیل فشار مایع اطراف بسیار ناپایدارند و در مدت زمان بسیارکم از بین می‌روند، طی فرآیند ازبین‌رفتن حباب‌ها بخار آب به سرعت تغییر فاز داده و مایع می‌شود. به دلیل میعان سریع آب، انرژی درمدت زمان بسیارکم آزاد می‌شود و این انرژی آزادشده موجب شکستن انتهای بطری می‌شود.

البته این مسئله تا به امروز به طور کامل حل نشده‌است. برای اطلاعات به روزتر، می‌توانید موضوع cavitation را مورد مطالعه قرار دهید.

                     حباب های خلا نسبی                                              شکستن بطری پس از بین رفتن حباب های خلا نسبی

حلقه‌ی چای و فیزیک ۱۱ مهرماه ۱۳۹۹