Si agitar una botella de refresco no aumenta la presión del aire en el interior, ¿qué hace que salga el refresco si le hago un agujero?

Me baso en un experimento casero que hice para demostrar la ley de Torricelli.

Si tomo una botella de agua de plástico normal y le hago un pequeño agujero en el fondo, el agua no saldrá. Esto se debió a que la tapa de la botella aún estaba puesta y, por lo tanto, cualquier pequeño cambio hará que la presión interna no sea igual a la presión externa y se producirá succión. Si quito la tapa, el agua empieza a salir con una velocidad 2 gramo h . Si vuelvo a poner la tapa, el flujo de agua se detiene. Todo esto es bastante estándar.

Luego traté de realizar este experimento pero vertiendo soda en una botella de plástico. Hace poco leí que agitar una botella de refresco no aumenta la presión del aire en el interior. Sin embargo, cuando sacudí la botella y luego le hice un agujero (con la tapa todavía puesta), ¡el refresco comenzó a salir! Cuando le quité la tapa, ¡el movimiento del refresco se detuvo sorprendentemente! (Supongo que esta segunda parte se debió a que la tensión superficial tuvo efecto debido a un número de enlace bajo). Cuando volví a poner la tapa, no pasó nada.

La conclusión lógica que saqué de esto fue que agitar una botella sí cambia la presión del aire en el interior (quizás en una pequeña cantidad). Cuando se quitó la tapa, la presión en el interior era igual a la presión atmosférica, por lo que nada cambió cuando volví a poner la tapa.

¿Es esto correcto? ¿O hay algo más que me estoy perdiendo aquí?

Respuestas (4)

Al agitar la botella de refresco, el gas disuelto se escapa del líquido. Mientras la tapa esté puesta, esto no puede suceder (o sucede por un tiempo y luego se detiene): el aire en la botella ya está saturado con gas.

Luego haces un agujero en la botella, debajo de la superficie. El líquido puede salirse, reduciendo su volumen en la botella, expandiendo así el volumen del aire dentro de la botella. En una bebida no gaseosa, el aire en expansión reduce su presión y "succiona los líquidos de nuevo", a medida que se establece el equilibrio. No sale líquido por el agujero.

En una bebida gaseosa, la expansión del volumen de aire hace que ya no se sature; el gas disuelto en el líquido puede salir de la solución; el aire en la botella se expande y gana partículas. Siempre que estos dos factores se equilibren entre sí, el aire puede expandirse sin perder presión, lo que permite que el líquido fluya hacia afuera. Cuando la separación del gas de la solución no puede suministrar una cantidad de moléculas lo suficientemente grande como para mantener la presión constante, caeríamos de nuevo en el caso de la "bebida no gaseosa", deteniendo el flujo.

Hace poco leí que agitar una botella de refresco no aumenta la presión del aire en el interior.

Tienes razón en que agitarlo no aumenta aún más la presión. Sin embargo, la presión (incluso antes de agitarse) ya está muy por encima de la atmosférica. Cuando perfora su agujero, las sustancias cerca del agujero estarán bajo presiones desiguales y serán forzadas a salir.

La conclusión lógica que saqué de esto fue que agitar una botella sí cambia la presión del aire en el interior (quizás en una pequeña cantidad).

Creo que necesitarías hacer el agujero sin temblar para probar esto. De lo contrario, ¿con qué lo estás comparando?

Hay un video de YouTube de Veritasium con una buena explicación. Divertidamente, salió 4 días antes de tu publicación.

Veritasium en soda

  • La presión es de hecho sin cambios. ¡Él lo mide!
  • Sin embargo, al abrir después de agitar, el C O 2 sale rápidamente de la solución.
  • Este efecto se debe a muchas pequeñas burbujas en el líquido. Abrir significa bajar la presión, por lo que el gas ahora 'tiene tendencia' a salir. Este proceso puede tardar bastante en alcanzar el equilibrio. El área de superficie total mucho más grande de todas las burbujas hace que este proceso sea mucho más rápido.

Sacudir la botella no aumenta la presión del aire pero aumenta la presión del gas de dióxido de carbono sobre el líquido. Parte del co2 disuelto en el líquido "no se disuelve" al agitar la botella.

No estoy seguro de por qué importan las presiones parciales. La ecuación de Bernoulli depende de la "presión del aire", no de la presión debida a un gas específico.
¿Qué pasa si el fluido no está rodeado de aire sino de otro gas? ¿De dónde sacas la idea de que Bernoulli está restringido a la presión del aire? ¿Qué tal un dispensador de refrescos (sifón)? La presión del aire es la misma por dentro y por fuera, pero el líquido sigue saliendo de la botella.
¿ Qué es un número de enlace bajo ?
El principio de @nasu Bernoulli establece que PAG + 0.5 ρ v 2 + ρ gramo h = constante dónde PAG es solo la presión del aire. Dijiste eso para los sifones: "La presión del aire es la misma por dentro y por fuera, pero el líquido sigue saliendo de la botella". Realmente no creo que este sea mi problema. Como dije, cuando probé el experimento con una botella de agua normal, el agua no salía cuando la tapa estaba cerrada, pero sí cuando la tapa estaba abierta. Sin embargo, ocurrió lo contrario cuando lo hice con refresco.
@Gert Ver en.wikipedia.org/wiki/E%C3%B6tv%C3%B6s_number - No creo que sea demasiado importante para esta pregunta; pero si está por debajo de cierto umbral, el líquido simplemente no saldría de la botella si el orificio fuera lo suficientemente pequeño.
"Agitar la botella... aumenta la presión del gas de dióxido de carbono sobre el líquido". El CO2 ya debería estar en equilibrio. Sacudir la botella no altera la presión y la aleja de ese equilibrio.
Si agitar una botella de refresco no aumenta la presión del aire en el interior, ¿qué hace que salga el refresco si le hago un agujero?
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