Dar la vuelta a una botella llena, ¿por qué se vierte?

¿Por qué una botella llena gotea cuando le das la vuelta?

Idea: supongamos que hay una botella llena que aún no está abierta. Le das la vuelta de manera que la abertura apunte hacia el centro de la tierra. Ahora lo abres. ¿Se derramará? Lo hará, pero ¿por qué? En primera instancia pensé que no sería así ya que podrías crear un vacío dentro de la botella pero esto, a cambio, retendría el líquido. ¿Es esta suposición, en teoría, correcta? ¿La naturaleza siempre trataría de evitar crear un vacío "de la nada"? ¿Es una interacción entre la fuerza gravitacional y la "fuerza de vacío" (¿cuál es la contrafuerza aquí?)?

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A pesar de eso, creo, la razón por la cual el líquido finalmente sale de la botella se debe a los flujos de turbulencia que hacen posible que el aire pueda ingresar a la botella y subir a través del líquido para almacenarse en el punto más alto dentro de la botella. . ¿Correcto?

Después de terminar esta pregunta, finalmente resalté una pregunta relacionada: ¿ Cómo verter agua de una botella lo más rápido posible? lo que parece confirmar mis pensamientos al menos con respecto al vertido. Pero, ¿qué pasa con el vacío en sí? ¿Es posible crear un vacío al dar la vuelta a una botella? ¿Si no, porque no? ¿Se evitará alguna vez, sin tener en cuenta las "circunstancias" como la masa y el volumen del líquido/botella, etc.?

Respuestas (2)

si el líquido saldrá libremente o no del cuello de una botella volcada depende de si el cuello de la botella soporta o no un flujo de dos fases , en el que el líquido puede salir del cuello de la botella al mismo tiempo que entra aire la botella en la dirección opuesta.

Esto depende de la tensión superficial del líquido, el diámetro del cuello y la fuerza de la gravedad. La baja tensión superficial, los grandes diámetros y la alta gravedad respaldan el establecimiento del flujo de dos fases. La tensión superficial alta, los diámetros pequeños y la G baja inhiben el establecimiento del flujo de dos fases.

El caso intermedio es el slug flow , en el que el líquido que sale y el aire que entra se turnan para ocupar el cuello de la botella.

TIL el término "slug flow". Me has hecho feliz :-)

Sus ideas no están demasiado lejos de la realidad, la razón por la cual el líquido cae cuando se voltea tiene que ver con las inestabilidades de la interfaz entre el líquido y el aire. Esta interfaz es inestable y eventualmente formará gotas que permitirán que el fluido caiga y las burbujas de aire se eleven.

Sin embargo, con la frecuencia de conducción correcta, puede evitar que se forme esta inestabilidad y, por lo tanto, evitar que el líquido se caiga. Si pudiera poner un barco en esta interfaz, encontrará que obtiene flotabilidad inversa donde el barco flota boca abajo (vea el video gif a continuación). Esta idea se muestra muy bien en esta publicación reciente de Nature y se resume claramente en el video a continuación.

https://www.youtube.com/watch?v=bodsuTucSxQ

La publicación real de Nature en la que se basa el video es de Apffel et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2643-8

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