Hier eine Frage für Optimisten, Pessimisten, aber besonders für Physiker und Realisten:
Was würde passieren, wenn ein Glas plötzlich wortwörtlich halb leer/voll wäre?
Die Rede ist hier von einem herkömmlichen Trinkgefäß aus Glas, das zu einer Hälfte mit ganz normalem Wasser und zur anderen mit einem Vakuum gefüllt ist. Dies ist eine hypothetische Frage, daher geht es mir nicht darum, wie das Vakuum in das Glas kommt. Wir gehen davon aus, dass es „auf einmal“ einfach da ist.
Weiterer wichtiger Punkt: WELCHE Hälfte des Glases ist leer/voll? In diesem vorgestellten Szenario haben wir zwei gleiche Gläser, die mit der gleichen Menge Wasser gefüllt sind. Der Knackpunkt: (1) bei einem Glas ist das Wasser unten im Glas, das Vakuum „oben drauf“, (2) beim anderen ist das Vakuum unten und das Wasser in der oberen Hälfte des Glases.
Was passiert mit Glas 1, was passiert mit Glas 2?
Hier eine Frage für Optimisten, Pessimisten, aber besonders
für Physiker und Realisten:
Was würde passieren, wenn ein Glas plötzlich wortwörtlich halb
leer/voll wäre?
Die Rede ist hier von einem herkömmlichen Trinkgefäß aus Glas,
das zu einer Hälfte mit ganz normalem Wasser und zur anderen
mit einem Vakuum gefüllt ist.
Damit die Frage überhaupt einen Sinn macht, schließe ich das Gefäß oben luftdicht ab. Dann lautet die Antwort:
In beiden Fällen: Ein Teil des Wassers würde verdampfen und zwar so viel, dass der Druck im Behälter dem Dampfdruck des Wassers bei der aktuellen Temperatur entspricht. Da das verdammt wenig ist (und Wasserdampf ebenso durchsichtig ist wie Vakuum), würde der Beobachter das garnicht bemerken. Nur im zweiten Fall würde das Wasser spontan in die untere Hälfte des Behälters fallen.
Gruß
Ya3wforus
Hallo,
Tut mir Leid ich bin weder physiker noch Chemist und habe keine Ahnung.Aber interessante Frage!
LG,
Christine
Hallo Julius,
ein perfektes Vakuum enthält keine Atome mehr daher ist dieser Bereich quasi leer.
Alle Teilchen haben aber das bestreben haben sich gleichmäßig zu verteilen, das nennt man Entropie.
Weiterhin hat jeder Stoff einen sogenannten Dampfdruck bei dem dieser in die Gasförmige Phase übergeht. Dies passiert bei Wasser recht früh für mittlere Erd-Atmosphäre am Boden liegt die Temperatur dafür bei ca. 100°C bei leichtem Unterdruck wird diese Temperatur bereits kleiner (zum Beispiel in größer Höhe).
In einem Vakuum würde daher sogar Eis direkt verdampfen.
Ich gehe davon aus, dass das Glas einen Deckel hat also keine Luft einströmen kann.
Es Spielt daher keine Rolle welcher Teil von dem Glas voll mit Wasser ist, das Wasser würde sich gleichmäßig verteilen als Dampf.
Philosophisch kann man sich natürlich streiten, unter der Bedingung das sich entgegen der Physik das Wasser nicht mit dem Vakuum vermischt ist das Glas immer zur Hälfte voll oder leer bzw. hat die falsche Größe.
Viele Grüße
Christian
Interessantes Gedankenspiel, wobei meiner Meinung nach die äußeren Bedingungen noch eine Rolle spielen.
Variante A - auf der Erde (Schwerkraft vorhanden):
- Glas - es passiert nichts, da sich das Wasser schon am Boden befindet.
- Glas: - das Wasser „fällt“ runter, wegen der Schwerkraft.
Variante B - im Weltraum (keine Schwerkraft):
- Glas - das Wasser verteilt sich vermutlich im gesamten Glas.
- Glas - analog.
LMVBBB
Fall 1.: nichts! Da Wasser nicht komprimierbar ist, wird der nun fehlende Schweredruck des Gases nichts ändern.
Fall 2.: es gleitet einfach (ich gehe von einem zylindrischen Glas aus) nach unten. Es muss schließlich kein Gas verdrängt werden, so dass es in der Flüssigkeit zu keinen Turbulenzen oder Blasenbildungen kommt, welche das unter der Flüssigkeit liegende Gas vorbei strömen lassen.
Hallo Julius,
Also: Es macht natürlich noch einen Unterschied ob das Glas einen geschlossenen Deckel hat oder offen ist und sich im Vakuum befindet (beispielsweise im Weltraum). Im letzteren Fall würde das gesamte Wasser einfach verdampfen und damit verschwinden. Ist das Glas geschlossen, wird das Wasser aufgrund des Vakuums anfangen zu sieden, d.h. zu Wasserdampf zu werden, bis sich ein Gleichgewicht zwischen Wasser und Wasserdampf gebildet hat. Bei welchem Druck das Gleichgewicht erreicht ist hängt von der Temperatur ab und lässt sich im Phasendiagramm ablesen.
Befindet sich das Vakuum anfangs unter dem Wasser wird das Wasser einfach „runterfallen“ und es wird genau das Gleiche wie eben beschrieben passieren…
Viele Grüße,
Michael
Lieber Julius,
in der Praxis wäre es schwierig, sowohl das Vakuum zu erzeugen, als auch das Wasser in die obere Hälfte des Glases zu bringen. Dies könnte am ehesten mit einer beweglichen Trennwand bewerkstelligt werden, die sich instantan wegschieben liesse. In der Umgangssprache wird ein Unterdruck schon als „Vakuum“ bezeichnet. Für einen Physiker ist ein Vakuum hingegen ein wirklich leerer Raum mit rein nichts darin. Das Problem mit dem Vakuum ist, dass das Wasser einen Dampfdruck von rund 20 mbar hat. Bei 20ºC sind es 23.4 mbar. Sobald das Wasser also dem Vakuum ausgesetzt wäre, würde es heftig zu sieden beginnen. Wenn man also die Trennwand rasch beseitigen würde, so wären beide Hälften des Glases sofort mit einem „wilden“ Gemisch aus Wasser und Dampfblasen gefüllt, unabhängig davon, ob das Wasser sich ursprünglich in der unteren oder der oberen Hälfte befand. Danach würde sich das Wasser infolge der Schwerkraft natürlich in der unteren Hälfte des Glases sammeln.
Dadurch, dass im Vakuum Wasser verdampft, müsste sich das Wasser theoretisch abkühlen. Wenn man die Sache etwas genauer betrachtet, stellt man fest, dass die Abkühlung auch mit einem Präzisionsthermometer kaum feststellbar wäre. Nehmen wir z.B. an, dass in einem 2dL-Glas die eine Hälfte mit Wasser von 20ºC gefüllt sei, d.h. im Glas hat es 1dL Wasser (und 1dL Vakuum). Damit im Vakuum ein Druck von 23.4 mbar (Dampfdruck des Wassers bei 20ºC) herrscht, müssten 1.7 Milligramm Wasser verdampfen. Um diese Menge Dampf zu erzeugen, sind rund 3.9 Millijoule Wärme erforderlich. So viel Wärme würde dem Wasser entzogen, was zu einer Abkühlung von rund 9·(10^(-6))ºC führen würde. Das Wasser würde also nicht merklich abgekühlt.
Gruss, Peter Senn
Hi,
dazu möchte ich auf folgende website verweisen, die das ganze sehr ausfürhlich erörtert: http://what-if.xkcd.com/6/
Schöne Grüße
Pippi
Sorry, kann ich auch nicht helfen!
Viel Erfolg!
Hallo
Das Wasser an der Grenze zum Vakuum würde sofort in den gasförmigen Zustand übergehen. Je nach Druck des Wassers wird sich am Ende gleichmäßiger Druck im Glas herrschen und es wird ein davon abhäniges Gemisch von Wasser und Dampf oder eines von beidem einstellen. Hat das Wasser z.B. 10 bar wird am Ende natürlich der zuvor gildete Dampf wieder kondesieren. Die Betrachtung setzt natürlich vorraus, dass das Glas zu bzw. abgeschlossen ist. Bei einem offenen Glas würde das Vakuum mit dem Umgebungsdruck ausgeglichen werden und es käme nur zu kurzeitigen dynamichen Druckausgleichungsvorgängen.
Die Beiden Gläser unterscheiden sich nur geringfügig, im geschlossenen Fall und ohne Schwerkraft sind die Fälle indentisch. Beim offenen Fall unterscheidet sich die Art wie die Ausdehnung des Wasser gestoppt wird (Glasboden oder Gegendruck der Umgebung).
Wenn du das Vakuum so interessant findest, dann schau dir doch mal das Quantenvakuum an. Das ist viel spannender und lässt sich nicht mehr einfach mit Druck beschreiben.
Diese Betrachtung muss aber nicht zwingend richtig sein.
Gruß
Florian
In beiden Gläsern finge das Wasser an zu sieden, bis der Dampfdruck und die Temperatur sich so entwickelt haben, dass die Temperatur gerade unter dem Siedepunkt ist. Im 2. Glas würde das siedende Wasser nach unten laufen, bis es die untere Hälfte des Glases einnimmt. Allerdings wären in beiden Gläsern minimal weniger Wasser als die Hälfte, ein geringer Teil wäre gasförmig.
Moin,
weiß zwar nicht, was die Vakuumspezialisten geantwortet haben… nach meiner Vorstellung würde bei einem Vakuum das Wasser ständig Kochen und diffundieren, wieder kondesieren - also mehr unten im Glas aber der ganze Raum mit Wassermolekülen erfüllt.
Das mit den 2 anderen Gläsern hab ich nicht verstanden…
LG
Ce