Физика в быту

[amon]

rascas в сообщении #1547831 писал(а):

На мой взгляд, возможно, это и не критично, и вполне можно попробовать создать 4-тактный двигатель "звезда" и с чётным количеством цилиндров.

Видимо, пробовали, выяснили, что критично, и с тех пор делают двигатели только с нечетным числом цилиндров.

[chislo_avogadro]

Та же задача в зоологическом варианте. Заяц бежит по замкнутой тропинке, на которой равномерно лежат морковки. Условие: заяц может откусывать от каждой морковки один раз за два круга. Ещё условие - все морковки должны быть надкусаны. Возможны следующие стратегии - морковки надкусываются все подряд, это значит, из двух кругов один будет "вхолостую"; ещё одна - надкусывать через одну морковку, и если их число нечётно, условия будут выполнены.

[EUgeneUS]

Появился повод оживить тему.

Перелил спирит (этанол 96 % об.) в стеклянные бутылки, как на картинке (не сочтите за рекламу).
Выставил бутылки в шкаф на балконе.
Через некоторое время одна из двух бутылок лопнула. Вторая - целая.
Вопрос: почему лопнула бутылка?

У меня есть некоторые соображения по этому поводу, но интересны и независимые мнения.

[Gagarin1968]

EUgeneUS в сообщении #1721216 писал(а):

Выставил бутылки в шкаф на балконе.

А выставили летом или в какое-нибудь зимнее время?

[wrest]

EUgeneUS в сообщении #1721216 писал(а):

Вопрос: почему лопнула бутылка?

Причин просматривается две: тепловое расширение и химическая реакция, которая приводит к образованию газа.
Лопнула только одна, значит:
-- было налито разное количество или
-- одна была не такой чистой

Тепловое расширениее спирта: 1% объема на 10 градусов (5мл на поллитра), расширением самой бутылки можно пренебречь. Перепад температуры на балконе наверное не больше +30 градусов от температуры спирта при заполнении бутылки.
Если залито под завязку и закрыто герметично, то может наверное и лопнуть.
Для 30 градусов нагрева и поллитровой бутылки безопасное количество воздуха примерно 20мл, но лучше оставить 30мл.

[EUgeneUS]

Gagarin1968
wrest

Температурные перепады сейчас сложно точно установить. Но было примерно так:
1. Изначально спирт находился в пластиковой ёмкости 5 л. на балконе. Температура -15..-20 градусов Цельсия.
2. Потом несколько часов находился при комнатной температуре. Нагрелся выше нуля (изморось на бутылке растаяла), но был ещё прохладным.
3. Потом перелил и выставил на балкон.
4. Осколки обнаружил через длительное время к этому времени погода изменилась и на балконе было около нуля - небольшой плюс.

Одна из бутылок была налита "под обрез" без воздушной пробки. Она и лопнула.

-- 29.03.2026, 11:14 --

Скорее всего дело в тепловом расширении \ сжатии, конечно.

Но вызывают некоторое недоумении следующие факты:

1. Бутылка была толстостенная из-под пива. То есть должна выдерживать довольно большое внутреннее давление. Наверное, несколько атмосфер должна держать.

2. Отрицательное давление вроде бы тоже должна выдерживать. И оно не может быть более 1 атм.

3. Спирт скорее охлаждался, то есть уменьшался в объеме. Неужели эту толстостенную бутылку раздавило внешним давлением 1 атм?

-- 29.03.2026, 11:16 --

wrest в сообщении #1721221 писал(а):

Для 30 градусов нагрева и поллитровой бутылки безопасное количество воздуха примерно 20мл, но лучше оставить 30мл.

Бутылки литровые, кстати.

Но спирт скорее охлаждался, чем нагревался.

[Mihr]

(Оффтоп)

EUgeneUS в сообщении #1721223 писал(а):

изморось на бутылке растаяла

Изморось растаять не может. Изморозь - другое дело.

[Gagarin1968]

EUgeneUS в сообщении #1721223 писал(а):

Одна из бутылок была налита "под обрез" без воздушной пробки. Она и лопнула.

А, так это многое объясняет. Я вижу несколько причин:
1. При охлаждении сжатие стекла и спирта происходит с разной скоростью.
2. Расширение при возможном нагреве (если, скажем, днём на бутылку попадали прямые солнечные лучи).
3. Гидроудар (он возможен при резком перепаде температур и отсутствии даже минимальной воздушной прослойки между пробкой и спиртом).
4. Вышеупомянутая воздушная прослойка обычно компенсирует изменение объёма жидкости, тут же её не было. А под воздействием холода в стекле случаются всякие микродеформации. И они могли привести к разрушению бутылки. Но, я думаю, эта причина наиболее маловероятна.

[EUgeneUS]

Gagarin1968 в сообщении #1721229 писал(а):

1. При охлаждении сжатие стекла и спирта происходит с разной скоростью.

Скорее всего с этим и связано, однако
а) нагрева скорее всего не было выше температуры, которая была при заливке бутылок.
б) а при охлаждении отрицательное давление будет не более 1 атм.

Gagarin1968 в сообщении #1721229 писал(а):

2. Расширение при возможном нагреве (если, скажем, днём на бутылку попадали прямые солнечные лучи).

Это почти исключено. Бутылки стояли в закрытом шкафу. "Почти" - если дверь шкафа была закрыта не полностью, теоретически могли попадать солнечные лучи.

Gagarin1968 в сообщении #1721229 писал(а):

3. Гидроудар (он возможен при резком перепаде температур и отсутствии даже минимальной воздушной прослойки между пробкой и спиртом).

Это как?

[Gagarin1968]

EUgeneUS в сообщении #1721230 писал(а):

Gagarin1968 в сообщении #1721229 писал(а):

3. Гидроудар (он возможен при резком перепаде температур и отсутствии даже минимальной воздушной прослойки между пробкой и спиртом).

Это как?

Спирт как жидкость практически несжимаем, и если бутылка была заполнена под горлышко, то даже минимальное термическое сжатие самого стекла при неизменном объеме жидкости создает избыточное давление изнутри, пусть даже и 1 атм.
И любое резкое движение или вибрация в этот момент (скажем, хлопок дверью шкафа) передает через несжимаемую жидкость импульс на уже напряжённые стенки бутылки. Вот этот импульсный скачок давления может работать как молоток, разбивающий стекло.
И это не фантазии. Несколько раз в жизни встречался с подобными штуками.

EUgeneUS в сообщении #1721230 писал(а):

если дверь шкафа была закрыта не полностью

Вот это Ваше уточнение навело меня на мысль, что одна бутылка могла стоять ближе к щели в шкафу, из-за чего охлаждение бутылок было более резким и неравномерным.

[wrest]

EUgeneUS в сообщении #1721223 писал(а):

Бутылка была толстостенная из-под пива. То есть должна выдерживать довольно большое внутреннее давление. Наверное, несколько атмосфер должна держать.

5...10

-- 29.03.2026, 13:17 --

EUgeneUS в сообщении #1721223 писал(а):

Но спирт скорее охлаждался, чем нагревался.

Спирт не замерзает и не расширяется при охлаждении, так что избыточное внешнее давление больше атмосферного создать не выйдет.

Тогда причины могут быть:
-- изменения физических свойств стекла (хрупкость на морозе, неравномерное охлаждение и соответсвующие внутренние напряжения).
-- какие-то проблемы в крышке
То есть, спирт или его уровень при наполнении бутылки -- не при чём.


А горлышко целое осталось?

[Cos(x-pi/2)]

(Оффтоп)

Gagarin1968 в сообщении #1721232 писал(а):

Вот этот импульсный скачок давления может работать как молоток, разбивающий стекло.

Вспомнилось из детства. Летом на даче во дворе большие ребята показывали такой фокус. Парень берёт литровую молочную бутылку (такую, как в вики на фото про молочные бутылки в СССР), наливает из умывальника воду доверху, хлопает ладонью по отверстию горлышка и... дно бутылки отваливается.

Парни были здоровенные, но ударяли вроде без особого напряга. Поэтому и я (хилый школьник, не помню какого класса, наверное 6 или 7-го) решил попробовать. Утащил с кухни литровую молочную бутылку, пустую, и сделал этот опыт; в кустах - чтобы никто не увидел и не обсмеял в случае неудачи. К моему удивлению дно отвалилось с первой попытки. Потом я ещё повторял такой опыт, пока бутылки не кончились, всё время с успехом (только мама отругала, так как бутылки полагалось сдавать в пункт приёма стеклотары).

Сейчас хотелось бы опять повторить, но таких бутылок у меня нет. Да и нехорошо в квартире на диване это делать - жена может отругать. Зато наткнулся на описание этого опыта в интернете:

https://ria.ru/20121017/903675138.html ("Американские физики выяснили, почему при ударе ладонью по горлышку бутылки с водой у нее отлетает дно...")

[EUgeneUS]

Gagarin1968 в сообщении #1721232 писал(а):

Спирт как жидкость практически несжимаем, и если бутылка была заполнена под горлышко, то даже минимальное термическое сжатие самого стекла при неизменном объеме жидкости создает избыточное давление изнутри, пусть даже и 1 атм.
И любое резкое движение или вибрация в этот момент (скажем, хлопок дверью шкафа) передает через несжимаемую жидкость импульс на уже напряжённые стенки бутылки. Вот этот импульсный скачок давления может работать как молоток, разбивающий стекло.
И это не фантазии. Несколько раз в жизни встречался с подобными штуками.

1. Это не называется "гидродинамическим ударом".
2. Напряженное стекло - вещь весьма интересная. Капли Руперта например можно колотить молотком, а они останутся целыми. Но стоит сколоть "хвостик" - разрушаются в пыль взрывообразно.

Но сильно сомневаюсь, что подобные явления в данном случае играли хоть какую-то значимую роль, ибо:
1. Они требуют резкого изменения температуры, чего не было.
2. Начало разрушения стекла как правило требует скола в напряженном месте, а ему взяться было не откуда.

wrest в сообщении #1721233 писал(а):

5...10

ну-да.

wrest в сообщении #1721233 писал(а):

Спирт не замерзает и не расширяется при охлаждении, так что избыточное внешнее давление больше атмосферного создать не выйдет.

Ага.
В этом-то и загадка для меня.
а) Либо бутылка имеет сильно разную прочность при избыточном внешнем давлении (менее 1 атм), чем при избыточном внутреннем давлении (5-10 атм). Не забываем, что бутылка из-под пива. Она обязана выдерживать заметное внутреннее избыточное давление.
б) Либо каким-то образом удалось создать избыточное внутреннее давление порядка 10 атм или более. А для этого нагрев нужен.

wrest в сообщении #1721233 писал(а):

А горлышко целое осталось?

Да.

Судя по тому, что пара крупных осколков вывалилась из шкафа (по ним эту неприятность и обнаружили), дверь шкафа была закрыта неплотно, и не исключен вариант попадания на бутылку прямых солнечных лучей. Но тогда нагреть нужно было бы градусов на 30-40, относительно окружающего воздуха:
1. Бутылки закрывались при комнатной температуре, хотя спирт был несколько холоднее.
2. Когда началась солнечная погода потеплело примерно до 0 .. +10.
То есть, если без утечек, градусов 10..15 - это только до уравнивания давления.

[sergey zhukov]

EUgeneUS в сообщении #1721270 писал(а):

Либо каким-то образом удалось создать избыточное внутреннее давление порядка 10 атм или более. А для этого нагрев нужен.

Достаточно, чтобы бутылка на холоде сжималась быстрее спирта.

[DimaM]

(Cos(x-pi/2))

Cos(x-pi/2) в сообщении #1721244 писал(а):

Сейчас хотелось бы опять повторить, но таких бутылок у меня нет.

Можно с бутылками от вина делать. Рукой, правда, трудно разбить, но отлично получается резиновой киянкой.