A las 39:08 de Conferencia 28 de 8.01x de Walter Lewin En el caso de los sifones, un sifón de agua no funcionaría si la distancia es superior a 10 metros debido a la presión barométrica. Sin embargo, esta afirmación es aparentemente refutada por Vídeos periódicos En el minuto 1:20 dice que la idea de que la presión atmosférica empuja el líquido a través del sifón es incorrecta. En el minuto 4:57, hizo el experimento del sifón en vacío con un líquido iónico y operó con éxito el sifón. ¿Es incorrecta la afirmación de Walter Lewin o hay algo más, como la viscosidad, en juego?
Respuestas
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No hay contradicción entre las dos fuentes.
Los sifones están permitidos por la física porque el flujo de fluido a través del sifón disminuye la energía total del fluido, ya que el extremo de salida del sifón es más bajo. El principal requisito para que funcionen es que el fluido se mueva juntos a través del sifón. Eso, a su vez, no requiere técnicamente de la presión atmosférica (y ni siquiera requiere que se tenga un fluido, por ejemplo, ver el fuente de cadena ).
Walter Lewin señala que, en la práctica, los sifones son difíciles de hacer funcionar por encima de los diez metros. La razón es que, a esa altura, el fluido fluiría con presión negativa, es decir, podría convertirse espontáneamente en vapor, lo que arruinaría el efecto del sifón. En otras palabras, la presión atmosférica desempeña técnicamente un papel, pero es simplemente el mismo que tiene en la vida cotidiana, es decir, evitar que todo el agua hierva espontáneamente.
Eso no está en contradicción con el video que enlazaste, que utiliza un líquido especialmente diseñado que es estable contra esto.
Mozzy
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8
Una presión inferior a la presión de vapor del líquido puede hacer que éste forme burbujas de vapor.
Por otra parte, un líquido puro que no tiene burbujas ya formadas necesita esfuerzo adicional para crear burbujas. A una temperatura suficientemente baja, la tensión superficial hace posible que los líquidos soporten cierta presión negativa sin formar burbujas de vapor.
El efecto puede ser diseñado para superar la presión atmosférica mediante el uso de una capa suficientemente fina ( capilar ) tubos. (Así es como los árboles altos llevan el agua desde sus raíces hasta sus hojas muy por encima de los 10 metros. Hay árboles de más de 100 metros).
theimmortalbg
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18
Para que sea más fácil de visualizar, imagina que es mercurio lo que quieres desviar.
Si tienes un tubo largo lleno de mercurio que está cerrado por un extremo, y lo pones en vertical en un cubo de mercurio, el mercurio es tan pesado que baja un poco y deja un vacío en la parte superior.
Si se hace lo mismo con dos tubos cerrados de mercurio en dos cubos, ocurre lo mismo.
Y si se unen los dos tubos de mercurio en la parte superior, sigue ocurriendo lo mismo.
Si el mercurio desciende más que el diámetro del tubo que los conecta, entonces no obtendrá un sifón.
Todavía podrías hacer que el mercurio fluyera si pusieras mucha presión en un lado pero no en el otro -- no sólo la presión atmosférica que es casi la misma en ambos cubos, sino algo más. Pero eso no es un sifón.
¿Sugiere eso una solución? La presión negativa que causa el vacío se debe al peso del mercurio. Que es proporcional al volumen. El sifón fallido se debe a la altura lineal de la burbuja de vacío. Así que si pudieras poner un volumen en la parte superior de tu sifón que aguantara el vacío, entonces el mercurio podría fluir a través de la parte del tubo que todavía estaba llena.
Imagina un tubo en forma de U, con un segundo tubo unido en la U. El segundo tubo está cerrado en la parte superior. Como el tubo que se pone en el suministro de agua para evitar el golpe de ariete.
Llenas cuidadosamente todo el tubo con mercurio. Tapas ambos extremos y abres con cuidado cada extremo dentro de cubos de mercurio, a diferentes alturas. El nivel de mercurio en el tubo superior desciende, pero no lo suficiente como para vaciar la parte U del tubo. Tu sifón debería funcionar.
