2013-02-16

Funkar en hävert i vakuum?

Bild från Wikipedia.
Jag snubblade över en kul artikel* häromdagen. Det handlar om huruvida en hävert fungerar i vakuum. Vid en första anblick verkar det ju som om svaret självklart vore "nej". En hävert fungerar ju genom att luften trycker på ytan i det övre kärlet och det tvingar ny vätska upp i röret när den töms ut på en lägre nivå än ytan. Det är samma princip som när vätska pressas upp i ett barometerrör. Det ger en maximal häverhöjd på Zmax = P/gρ, där P är trycket på vätskeytan, g är gravitationsaccelerationen och ρ är vätskans densitet.

I vakuum skulle alltså maxhöjden vara exakt 0. Men, det finns en annan kraft som kan hjälpa vätskan att flyta över kanten - vätskans dragkraft. Det finns en viss attraktionskraft mellan molekylerna i en vätska, och när man tömmer ut vätskan ur hävertröret drar den med sig mer vätska över kanten. Men, det kräver att inga bubblor uppstår som bryter vätskekedjan. Just det här är ett problem i vakuum - vätskor tenderar till att avdunsta när man sänker trycket. Alltså krävs en vätska med mycket lågt ångtryck. Exempel på sådana vätskor är t.ex. kvicksilver eller silikonolja. Ett annat exempel, som används i den här artikeln är s.k. jonvätskor som i princip är flytande salt. Det krävs också att vätskan gasas ur noggrant. Alla vätskor innehåller en viss mängd lösta gaser, och de frigörs i form av bubblor när man sänker trycket.

Trots alla de här problemen lyckas man visa** att det går utmärkt att använda en hävert i vakuum, förutsatt att höjden över kanten inte är alltför stor.

Vad jag verkligen gillar med den här artikeln är hur mycket jobb författarna har lagt ned på ett experiment bara för att det är kul. En vakuumhävert lär knappast ha en stor praktisk nytta. Däremot är det ett utmärkt sätt att demonstrera olika fysikaliska principer, samt värdet av att faktiskt genomföra experiment för att testa hypoteser. En video som visar experimentet finns naturligtvis på YouTube.


* Boatwright, A. L., Puttick, S., Licence, P. (2011). Can a Siphon Work In Vacuo? Journal of Chemical Education, 88(11), 1547–1550. doi:10.1021/ed2001818 (Som vanligt går det bra att fråga om en kopia.)
** Nu var Boatwright et al. inte först att visa det. M.C. Nokes genomförde ett liknande experiment redan 1948, men han hade problem med bubbelbildning i hävertslangen.

1 kommentar:

Kent Brockman sa...

Härligt experiment. Glädjande att se för en gammal vakuumnisse.