¿Presión de vacío equivalente en una manguera de sifón llena de agua?

Entonces, estaba pensando en cómo funcionan los sifones hoy en día, y no importa cuán alto o bajo vaya el tubo, mientras el final esté más bajo que el principio, el agua fluirá. Entonces, si tomas una manguera, la subes 50 pies y luego la vuelves a bajar al suelo, parecería que el agua fluiría a través de ella.

Sin embargo, cuando realicé algunos cálculos, parecía que después de subir ~33 pies (equivalente a 1 atmósfera cuando baja), la manguera estaría a una presión de vacío completa.

Esto significaría que el agua se evaporaría, como en el espacio. Alternativamente, cuando suba más de 33 pies, ¿estaría en una presión negativa en relación con el vacío? Esto intuitiva y matemáticamente no tiene sentido.

Entonces, ¿cómo podemos resolver esta discrepancia?

Hablando en términos de presión absoluta, no hay presión negativa (por debajo de un vacío fuerte). Y sí, ~ 33 pies es su límite (1 atm). Al igual que el tubo de barómetro invertido con el espacio vacío sobre la columna de mercurio, comenzará a ver un espacio vacío sobre el agua. ¿Seguirá funcionando el sifón? - Sí. ¡Nuestra atmósfera simplemente limita su presión de trabajo a una atmósfera de presión!
... y, por cierto, el espacio evacuado no está realmente evacuado, no es una aspiradora dura. En cualquier caso (mercurio o agua) tendrá partículas gaseosas a la presión de vapor.
Exactamente. Este es un principio importante en el diseño de sistemas de bombeo. Si coloca una bomba en la parte superior del sistema y trata de bombear una distancia de aproximadamente 10 m (¿de qué están hablando estos dos pies?), entonces simplemente crea un vacío cercano en la parte superior de la tubería y no se bombea agua. Entonces, en su lugar, coloca una bomba de inmersión en la parte inferior de la tubería y empuja el agua hacia arriba. La presión dentro de la tubería justo encima de la bomba es mayor que la presión fuera de la tubería.
@gleedadswell, bromas aparte, así que si tomas un tubo de, digamos, 100 pies de largo, lo llenas con agua, colocas ambos extremos en un balde y lo bajas, efectivamente tendrás gases/vapor en la parte superior, y agua en el fondo.
@docscience, dice que el sifón seguirá funcionando, incluso si hay un espacio evacuado. ¿Qué le sucede al agua cuando pasa por ese espacio? ¿Ebulle por un lado y se vuelve a condensar por el otro?
@StackTracer, es mejor no llamarlo "vapor". En la parte del tubo que está por encima de unos 10 m tendrás vapor (frío) a baja presión. Para cualquier líquido, la presión del vapor sobre él cuando creas un vacío cercano como este se llama "presión de vapor" y es una propiedad material importante de ese líquido.
@gleedadswell, soy consciente de los tecnicismos. No encuentro ningún problema en llamarlo vapor, ya que el término "vapor" realmente no implica ningún sentido de temperatura para mí. Además, docscience mencionó que el sifón aún funcionaría. ¿Es esto cierto? Si es así, ¿cómo se transferiría esa agua a través del espacio evacuado? ¿Es evaporándose en un extremo y condensándose en el otro? Esa es la única explicación que se me ocurre ahora mismo...
@StackTracer, el sifón no funcionará. El agua líquida no se transfiere a través del espacio evacuado. Es por eso que en mi comentario original dije "no se bombea agua".

Respuestas (1)

Sí, en realidad no... PUEDES tener una presión absoluta negativa, pero no en los gases ideales. Otros materiales tienen cohesión y pueden mantener un estado metaestable bajo presiones absolutas negativas.

Consulte, por ejemplo, el artículo de PLOS One de 2016 donde se muestra un sifón de agua que funciona a 15 m: presiones negativas y el primer sifón de agua más alto que 10,33 metros o http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0153055

O el breve artículo de 1902 sobre Science (lamentablemente detrás de un muro de pago) donde muestran un sifón de Hg funcionando a 70 cm (presión atmosférica local de 61 cm Hg): EN EL SIFÓN http://dx.doi.org/10.1126/science.15.369.152

Es posible que desee incluir más información del enlace en su respuesta en caso de que el enlace se corte.
Gracias, he incluido una breve descripción de los experimentos y he puesto los enlaces DOI a los documentos, que se supone que tienen soporte a largo plazo.
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