В пластмассовой бутылке не восстанавливается объём воздуха

[sharikov]

Объясните, пожалуйста, такое явление. Сейчас на улице похолодало, и после проветривания помещения пустая пластмассовая бутылка, герметично закрытая, стоявшая на окне уменьшилась в объёме. После восстановления комнатной температуры в помещении бутылка так и не восстановила свой исходный объём, хотя, по законам физики, воздух в бутылке должен был обратно расшириться. Почему? То же самое происходит и с воздушными шарами, вынесенными на холод, а в помещении они обратно не надуваются сами.

[arseniiv]

Может, подольше ждать? Например, если от холода выпал конденсат, нужно будет дождаться его испарения. Если уверены, что всё, что было там внутри растворённым в воздухе до охлаждения, уже снова растворилось, отвинтите у бутылки крышку — если расправилась, значит, давление там было всё-таки меньше атмосферного, и это значит, что вы поторопились, или что там произошла какая-то необратимая химическая реакция; если нет, то может оказаться, что нужно большее давление, чтобы раправить её, чем то, при котором она смялась.

[photon]

Может еще бутылка как-то необратимо деформировалась.

[sharikov]

При отвинчивании крышки воздух входит в бутылку и она принимает первоначальную форму. Месяц стояла, так сама и не выпрямилась. Можете сами поэкспериментировать, бутылка деформируется буквально за несколько секунд и свиста выходящего из неё воздуха тоже не наблюдается. Меня интересуют процессы, происходящие с воздухом внутри бутылки и снаружи, чтобы понятно объяснили.

[GraNiNi]

sharikov в сообщении #1259049 писал(а):

Меня интересуют процессы, происходящие с воздухом внутри бутылки и снаружи, чтобы понятно объяснили.

Когда берете бутылку в руки, чтобы закрутить крышку, то тепло рук нагревает воздух в бутылке.
Затем закрытая бутылка остывает до окружающей температуры и давление в ней понижается, но силы упругости стенок противостоят деформации и она не так заметна, или не бросается в глаза.
При сильном охлаждении (проветривании) силы упругости сдаются и деформация становится заметной - смятие.
После же восстановления прежней окружающей температуры, давление в бутылке повышается, но возвращается к прежнему - пониженному значению, при этом смятие восстанавливается, но не до конца - сохраняется тот уровень деформации который не был преодолен ранее.

Это явление можно назвать гистерезисом упруго-неупругой деформации.

[sharikov]

Думаете, что воздух не может до конца выпрямить бутылку, а как же воздушный шарик, он же - мягкий, и в то же время явно видно что он становится гораздо меньше по объёму сдутым, то есть создаётся впечатление что часть воздуха вышла. Я так понимаю, что количество молекул внутри шарика не изменилось, но почему он стал меньше объёмом - этого не понимаю. Когда мы выносим его на улицу часть энергии из него уходит, но потом в помещении энергия, хоть и медленно, возвращается в него. Кажется понял - холоду хватает энергии чтобы его сдуть, а вот энергии в комнате не хватает, чтобы его надуть. Так получается?

[arseniiv]

sharikov в сообщении #1259107 писал(а):

а как же воздушный шарик, он же - мягкий, и в то же время явно видно что он становится гораздо меньше по объёму сдутым, то есть создаётся впечатление что часть воздуха вышла

Проблема в том, что и шарики, которые никуда не выносили и держали в тепле всё время, тоже сдуваются. Можно ли на этом фоне увидеть потенциальный эффект от охлаждения и нагревания, надо ещё смотреть.

-- Чт окт 26, 2017 02:13:50 --

sharikov в сообщении #1259107 писал(а):

Кажется понял - холоду хватает энергии чтобы его сдуть, а вот энергии в комнате не хватает, чтобы его надуть. Так получается?

Нет.

[sharikov]

С шариком сложнее разобраться, так как он в исходном состоянии сдутый. Но вот бутылка - стоит открытая при комнатной температуре, мы её закрываем плотно и выносим на холод на полминуты. У нас на глазах происходит её деформация, т.е. внешнее давление превышает внутреннее. Заносим её обратно в комнату и ждем сколь угодно долго, но давления так и не выравниваются, как это было изначально. А то, что давления разные, указывает то, что при открытии крышки бутылка восстанавливает свою форму. Получается, какая-то часть воздуха каким-то образом ушла из бутылки или перешла в какое то другое состояние, чего не может быть. Если только предположить, что водяной пар перешёл в воду, но капелек внутри не видно невооружённым глазом, да и потом, по прошествии времени они все равно должны опять испариться со стенок внутри бутылки.
Следует отметить также, что открытая бутылка не деформируется на холоде. И вот если дополнительно сразу прогреть бутылку руками, то давление выравнивается, деформация уходит. Явно не хватает энергии на нагрев воздуха внутри бутылки. Проделал обратный опыт - охладил открытую бутылку и закрыл на холоде, занёс в комнату, согрел, открыл, и воздух лишний из неё вышел, как и должно быть. Но давление внутри бутылки с холодным воздухом не смогло так сильно деформировать бутылку, даже наощупь она не сильно надулась.

[arseniiv]

sharikov в сообщении #1259146 писал(а):

А то, что давления разные, указывает то, что при открытии крышки бутылка восстанавливает свою форму.

Ну, может быть, вы действительно при закрытии немного сжали бутылку, и немного воздуха будет входить при открытии, даже если она прогрелась. Отсюда, знаете ли, не видно.

sharikov в сообщении #1259146 писал(а):

Явно не хватает энергии на нагрев воздуха внутри бутылки.

В плохо поставленных экспериментах ещё не то наблюдалось, ага.

sharikov в сообщении #1259146 писал(а):

Но давление внутри бутылки с холодным воздухом не смогло так сильно деформировать бутылку, даже наощупь она не сильно надулась.

Ну а вот это вообще неудивительно: в обычном недеформированном состоянии она и так почти до конца раздутая, ей просто некуда. Пластмасса бутылки в нормальных условиях недостаточно для этого растяжима. Если примять бутылку, а потом закрутить и нести греть, будет больше места.

Шарик хуже бутылки в том, что со временем немного (но не бесконечно) растягивается и теряет часть воздуха, но если взять уже полежавший недельку и заново раздуть, и после этого опыт проводить в течении максимум часов, всё должно быть хорошо — хотя как вы, кстати, определяете, насколько он вернул прежний размер?

[sharikov]

Шарик ещё хуже бутылки - лежит сморщенный весь и даже не пытается надуться. Меня почему заинтересовал этот вопрос - просто обратил внимание, что бутылка не выпрямляется. И сколько проделывал опыт - так она и не восстанавливает форму, хотя по законам физика должна была. Думал есть простое объяснение, а оно вона как вышло Наверно всё-таки дело в самой пластмассе, как выразились тут "гистерезисе". Теперь возник "дурацкий" вопрос - можно ли это где применить?

[realeugene]

Когда открываете бутылку, воздух засасывается? Закройте её обратно и повторите эксперимент.

[sharikov]

При открывании воздух засасывается, потом на холоде бутылка опять деформируется. Просто нету градусника, чтобы моментально замерить температуру внутри бутылки. А происходит все так: примерно 10 сек бутылка остывает, а потом за 5 сек сжимается. При комнатной температуре она начинает восстанавливать свой объём, но очень медленно, и до начального объёма не восстанавливает его даже в течение месяца.

[GraNiNi]

sharikov в сообщении #1259362 писал(а):

до начального объёма не восстанавливает его даже в течение месяца.

На деформирование бутылки очень сильно влияет изменение атмосферного давления.
Поэтому длительные эксперименты будут недостоверны, то есть атмосферные давления при закрытии бутылки и через месяц (и даже сутки) могут не совпадать.

[sharikov]

Скорее всего при охлаждении внутри бутылки образуется конденсат водяного пара, но его настолько мало, что он не заметен визуально. А затем при комнатной температуре он внутри бутылки не может испариться, поэтому и остаётся разность давлений, и пластмасса жесткая тоже сопротивляется.

[GraNiNi]

sharikov в сообщении #1259432 писал(а):

Скорее всего при охлаждении внутри бутылки образуется конденсат водяного пара, но его настолько мало, что он не заметен визуально. А затем при комнатной температуре он внутри бутылки не может испариться, поэтому и остаётся разность давлений

Такого не будет - эти процессы полностью обратимы при одинаковых начальных и конечных температурах.