Tyhmiä kysymyksiä fysiikasta

[Wisti]

”. . . Samalla kuplia ympäröivä ilma painaa niitä sisäänpäin. Siten ilma tukee niitä. Suunnilleen samanlaisena joka suunnasta ruleva ilmanpaine tekee kuplasta pallomaisen.
Avaruudessa ei ole ilmanpainetta, joten tavallisen kokoinen saippuakupla puhkeaisi saman tien eli ei pystyisi muodostumaan lainkaan”

Jos tutkija ajattelee ihmisen puhaltamaa palloa, jossa on baarin paine, on hän tietysti oikeassa.
Onko kupla muuten pyöreä tasaisen ilmanpaineen takia?

[Susa]

Lasten kysymykset ovat joskus kinkkisiä. Ja aikuisten vastauksista tulee vielä kinkkisempiä kun sekoitetaan eri asioita vastaukseen.

[Wisti]

Kupla ei ole pyöreä tasaisen ilmanpaineen takia. Ilmanpaine ei pyri luomaan ”palloista” pyöreitä. Jos ilmapalloom kohdisruisi päältä ja alta suurempi paine kuin sivuilta, pallo toden totta litistyisi, mutta soikeasta pallosta ilmanpaine ( tasaisena) ei pyri tekemään pyöreää. Saippuakula on pyörä siksi, että kupla pyrkii minimipintaan.

[Susa]

Kun lapsi kysyy: "voiko avaruudessa olla saippuakuplia." aikuiset alkaa arvuuttelemaan minkä muotoinen, ja miksi, on ilmapallo.

[Neutroni]

Pannaanpa tähän ketjuun paremman puutteessa.
Lapsi kysyi Hesarissa tieteilijöiltä, voiko avaruudessa olla saippuakuplia. Hänelle vastattiin, että ei ja syynä paineettomuus.
Miksi ei voisi? Kyllä siellä ainakin ilmapallo säilyisi.
Ehkäpä saippuavesi haihtuisi niin, että pallo olisi mahdoton, mutta tämä paine. . .

Jos neste olisi haihtumatonta, en näe syytä miksei saippuakuplan kaltainen rakenne voisi olla. Pintajännitys muotoilisi nesteen palloksi ihan kuin ilmassakin. Kuplan paine pitäisi olla valtavan pieni normaalien nesteiden pintajännityksellä. Saippuakupla on kuitenkin muodostunut vedestä, joka haihtuu tyhjiössä saman tien ja mitään aistein havaittavaa saippuakuplaa tuskin voi muodostua.

[Susa]

Jos neste olisi haihtumatonta, en näe syytä miksei saippuakuplan kaltainen rakenne voisi olla.

Lisäksi nesteen pitäisi olla "jäätymätöntä".

[Wisti]

Kun lapsi kysyy: "voiko avaruudessa olla saippuakuplia." aikuiset alkaa arvuuttelemaan minkä muotoinen, ja miksi, on ilmapallo.

Kyllä aikuiset voivat tiedepalstalla tällaistakin pohtia.

[Susa]

Kun lapsi kysyy: "voiko avaruudessa olla saippuakuplia." aikuiset alkaa arvuuttelemaan minkä muotoinen, ja miksi, on ilmapallo.

Kyllä aikuiset voivat tiedepalstalla tällaistakin pohtia.

Voi toki, mutta se ei vastaa kysymykseen.

[Neutroni]

Lisäksi nesteen pitäisi olla "jäätymätöntä".

Pitemmän päälle joo. Rakenteen säilyminen tuskin onnistuu faasimuutoksen yli. Mutta sanoisin noin perustuntumalta, että normaalin saippuakuplan veden jäätyminen kestäisi niin pitkään, että kuplan olemassaolon voisi nähdä. Haihtuminen puolestaan rikkoisi kuplan saman tien.

[Neutroni]

Voi toki, mutta se ei vastaa kysymykseen.

Nuo lasten kysymykset ovat hyvin usein sellaisia, ettei niihin ole yhtä kyllä/ei -vastausta, vaan ratkaisuun pitää määritellä kaikenlaisia oletuksia ja vastaus sitten riippuu niistä. Hyvä esimerkki on tämä saippuakuplakysymys.

[Susa]

normaalin saippuakuplan veden jäätyminen kestäisi niin pitkään, että kuplan olemassaolon voisi nähdä.

-270°C lämpötilassa?
No, en osaa edes kuvitella kuinka nopeasti pieni vesimäärä tuossa jäätyisi.
Mutta ilmapallot eivät kyllä liity saippuakuplien olemassaoloon avaruudessa mitenkään.
Saippuakupla kysymyksen vastaus on EI.

[Neutroni]

-270°C lämpötilassa?
No, en osaa edes kuvitella kuinka nopeasti pieni vesimäärä tuossa jäätyisi.
Mutta ilmapallot eivät kyllä liity saippuakuplien olemassaoloon avaruudessa mitenkään.

No ilmapallo on huono analogia sikäli, että saippuakupla vaatii sen nesteen. Kumi on paljon pysyvämpi materiaali. Noin muuten ne toimivat samalla periaatteella, joustavan venytetyn rajaavan kalvon sisällä on kaasua.

Avaruuden tyhjiön lämpötiloja ei voi ajatella samalla tavalla kuin ilmakehässä. Avaruudessa puuttuu kokonaan lämmön johtuminen ja kuljetus, jotka ovat hallitsevia lämmönsiirtomekanismeja Maassa. Avaruuden terminen säteilytasapaino on se 3 K, mutta ainoa mekanismi jäähtymiseen on lämpösäteily. En jaksa alkaa selvittää veden emissiokertoimia ym. lämmön siirtymisen laskemiseen tarvittavia asioita. Ja jos oletetaan, että astroneutti tuottaa kuplia esim. ISS:n ulkopuolella, niin siellä on voimakas Auringon säteily ja tasapainolämpötila on paljon korkeampi. Avaruusalukset pyritään tekemään niin, että tasapainolämpötila on nollan paikkeilla. Muistaakseni mm. Apollo 13 jäähtyi pikkupakkaselle kun sen lämmönsäätelyjärjestelmä ei toiminut. Jäähdyttäminen on paljon vaikeampaa kuin lämmitys ja lämpöä voidaan säädellä kätevästi pienellä lämmitysteholla.

Toisaalta sitten esim. Parker Solar Probe voi lentää miljoonien asteiden lämpöiden Auringon koronan läpi. Siellä on hyvin suurienergisiä hiukkasia, ja kun lämpötila on (avaruuden tyhjiössä protoneille) verrannollinen hiukkasen keskimääräiseen kineettiseen energiaan, lämpötila on miljoonia asteita. Mutta niiitä hiukkasia on erittäin vähän ja aluksen rakenteiden kuumeneminen niiden takia on olematonta ja se riittää suojata Auringon pinnan säteilemältä valolta. Sitten taas jos jossain on miljoonien asteiden lämpöistä tiheää plasmaa (ihmisen toimintaympäristössä sitä on lähinnä ydinräjähdyksissä nanosekuntien luokkaa olevan ajan, kun suurin osa reagoivasta aineesta on reagoinut ja koko räjähdyksen energia on pommin muodostaneessa massassa, mutta plasma ei ole ehtinyt vielä hajaantua ympäristöön tai säteillä energiaa ulos), kaikki tuhoutuu.

[Wisti]

normaalin saippuakuplan veden jäätyminen kestäisi niin pitkään, että kuplan olemassaolon voisi nähdä.

-270°C lämpötilassa?
No, en osaa edes kuvitella kuinka nopeasti pieni vesimäärä tuossa jäätyisi.
Mutta ilmapallot eivät kyllä liity saippuakuplien olemassaoloon avaruudessa mitenkään.
Saippuakupla kysymyksen vastaus on EI.

Havainnollistin ilmapallolla tilannetta paineen kannalta. Tuskinpa olisin lapselle sellaista selittänyt.
Selvä virhe vastauksessa oli siinä, että tasainen paine muovaisi pallosta pyöreän.
Eikö ole ihan mukavaa, että täällä joku muutaman viestin lähettää fysiikastakin, vaikka vähän vaatimattominkin tiedoin.
Mainittakoon, että edellisen palstan suunnilleen suurin keskustelu sai alkunsa kysymyksestä ”Torstille” Kyse oli Heliumpallon käyttäytyminen autossa . Torstin asiantuntijana oli itse Kari Enqvist selitti sen syystä tai toisesta väärin.

[Susa]

ISS:n ulkopuolella, niin siellä on voimakas Auringon säteily ja tasapainolämpötila on paljon korkeampi.

Vesi joka tapauksessa haihtuisi heti kun saippuakuplaa alettaisiin puhaltamaan.

[Susa]

normaalin saippuakuplan veden jäätyminen kestäisi niin pitkään, että kuplan olemassaolon voisi nähdä.

-270°C lämpötilassa?
No, en osaa edes kuvitella kuinka nopeasti pieni vesimäärä tuossa jäätyisi.
Mutta ilmapallot eivät kyllä liity saippuakuplien olemassaoloon avaruudessa mitenkään.
Saippuakupla kysymyksen vastaus on EI.

Havainnollistin ilmapallolla tilannetta paineen kannalta. Tuskinpa olisin lapselle sellaista selittänyt.
Selvä virhe vastauksessa oli siinä, että tasainen paine muovaisi pallosta pyöreän.
Eikö ole ihan mukavaa, että täällä joku muutaman viestin lähettää fysiikastakin, vaikka vähän vaatimattominkin tiedoin.
Mainittakoon, että edellisen palstan suunnilleen suurin keskustelu sai alkunsa kysymyksestä ”Torstille” Kyse oli Heliumpallon käyttäytyminen autossa . Torstin asiantuntijana oli itse Kari Enqvist selitti sen syystä tai toisesta väärin.

Ilmapallon muoto riippuu pallon aines vahvuuksissa eri kohdissa palloa. Esim. pupun muotoinen ilmapallo.
Tuo heliumpallo autossa on sikäli hauska, että pallo todella liikkuu "arkijärjen" vastaisesti auton kiihdyttäessä eteenpäin ja jarruttaessa taaksepäin.