Question

Вставьте воронку в пустую бутылку, плотно прижмите воронку к стенке горлышка бутылки. Попытайтесь наполнить бутылку водой. Почему вам это не удастся? Объясните наблюдаемое явление.

Answer 1

Небольшая часть воды в бутылку все же нальется до уравновешивания давления воздуха внутри бутылки и давления воды.

Для дальнейшего заполнения бутылки водой необходимо, чтобы воздух из бутылки имел возможность для выхода. Это можно сделать двумя способами:

1. Увеличение диаметра воронки до диаметра горлышка бутылки. В этом случае будет наблюдаться тот же эффект, как при выливании воды из бутылки: воздух преодолеет силы поверхностного натяжения воды и зайдет в бутылку, увеличивая тем самым давление над слоем воды, что приведет к выливанию очередной порции воды и так до полного опустошения бутылки.

2. Нецилиндрическая форма горлышка воронки. В этом случае не будет возникать эффект "прилипания" воронки к стенкам горлышка бутылки, и воздух из бутылки, при наливании в нее воды, сможет выходить свободно. Как правило, на горлышке воронки делается небольшой выступ по всей длине.      

Answer 2

Когда вы плотно прижимаете воронку к стенке горлышка бутылки, создается плотное уплотнение, которое не позволяет воздуху выходить из бутылки и воде заполнять ее объем. Это наблюдаемое явление называется "воздушная пробка" или "паровая пробка".

При попытке наполнить бутылку водой, вода будет сталкиваться с воздушной пробкой, и так как вода плотнее воздуха, она не сможет пройти сквозь пробку и заполнить весь объем бутылки. Вместо этого, бутылка будет заполняться водой только до уровня ниже уплотнения, и воздушная пробка останется на месте, предотвращая дальнейшее заполнение бутылки водой.

Чтобы успешно заполнить бутылку водой в данной ситуации, необходимо создать путь для выхода воздуха из бутылки, чтобы вода могла занять весь объем. Это можно сделать, например, наклонив бутылку так, чтобы воздух мог выходить через горлышко, пока она заполняется водой, или просто оставив небольшой зазор между воронкой и горлышком, чтобы воздух мог выходить во время наполнения.