Sipate vrelu vodu u plastičnu flašu, zatvorite čep i posle kratkog vremena primetite da su se njene stranice uvukle ka unutra. Na prvi pogled deluje kao da je neko istisnuo vazduh iz flaše, iako je niko nije dodirivao.
Objašnjenje se krije u promeni temperature i pritiska. Vruć vazduh i vodena para unutar zatvorene flaše počinju da se hlade, pa se stanje gasa u njoj menja. Kada unutrašnji pritisak postane manji od spoljašnjeg atmosferskog pritiska, vazduh iz okoline počinje da potiskuje savitljive zidove flaše ka unutra.
Zašto se plastična flaša udubi posle zatvaranja
Kada u flašu sipate vrelu vodu, vazduh u njenoj unutrašnjosti se zagreva, a deo vode prelazi u vodenu paru. Posle zatvaranja flaše sadržaj počinje da se hladi. Gas zauzima manje prostora, a deo vodene pare se kondenzuje u tečnost, zbog čega pritisak unutar flaše opada.
Spoljašnji vazduh tada pritiska flašu jače nego vazduh iznutra. Pošto su njeni zidovi tanki i savitljivi, oni se uvlače dok se razlika u pritiscima ne smanji ili dok materijal ne pruži dovoljan otpor.
Flaša se, dakle, ne „usisava“ sama od sebe. Oblik joj menja atmosferski pritisak koji je stalno prisutan oko nas.
Hlađenje vazduha menja pritisak u zatvorenom prostoru
Gasovi se ponašaju drugačije na različitim temperaturama. Kada se vazduh u zatvorenoj flaši hladi, kretanje njegovih molekula postaje manje intenzivno. Ako je zapremina ograničena i flaša zatvorena, pritisak može da opadne.
Promena je još izraženija kada se u unutrašnjosti nalazi mnogo vodene pare. Dok je voda vrela, deo tečnosti prelazi u gasovito stanje. Hlađenjem se para vraća u tečno stanje, odnosno kondenzuje se.
Tada u gasovitom prostoru ostaje manje molekula koji stvaraju pritisak na zidove flaše. Spoljašnji atmosferski pritisak dobija prednost i deformiše plastiku.
Zašto se isto ne primećuje na svakoj posudi
Tanka plastična flaša lako menja oblik, pa je razlika u pritiscima odmah vidljiva. Čvršća posuda može izdržati istu ili sličnu razliku bez očigledne deformacije.
Važna je i količina praznog prostora iznad vode. Ako u flaši ostane više zagrejanog vazduha i pare, promena tokom hlađenja može biti uočljivija. Rezultat zavisi i od temperature vode, čvrstine plastike, brzine hlađenja i toga koliko dobro čep zatvara flašu.
Ako čep propušta vazduh, spoljašnji vazduh može ulaziti u flašu i postepeno izjednačiti pritisak. Tada će udubljivanje biti slabije ili ga uopšte neće biti.
Atmosferski pritisak je snažniji nego što svakodnevno primećujemo
Vazduh oko nas stalno vrši pritisak na predmete i na naše telo. Obično ga ne primećujemo jer je pritisak sa različitih strana uglavnom uravnotežen.
Kod zatvorene flaše koja se hladi ta ravnoteža se menja. Kada unutrašnji pritisak opadne, spoljašnji vazduh više nema jednako jak protivpritisak sa druge strane zida.
Plastika zato popušta. Sličan princip može se primetiti i kod drugih savitljivih zatvorenih posuda kada se gas u njima ohladi ili kada se deo pare kondenzuje.
Kondenzacija vodene pare pojačava efekat
Samo hlađenje vazduha može doprineti padu pritiska, ali vodena para daje dodatno objašnjenje za snažno uvlačenje flaše.
Dok je voda veoma topla, u prostoru iznad nje ima više vodene pare. Kada temperatura padne, deo te pare pretvara se u sitne kapljice tečne vode. Gasoviti deo sadržaja se time smanjuje, pa pritisak može dodatno opasti.
Zbog toga se na unutrašnjoj strani flaše često vide kapljice. One nisu samo trag vlage već dokaz da je deo vodene pare promenio agregatno stanje.
Otvaranje čepa vraća ravnotežu
Ako deformisana flaša ostane dovoljno čvrsta i pažljivo se otvori, spoljašnji vazduh ulazi unutra. Pritisci počinju da se izjednačavaju, pa se neke flaše delimično ili potpuno vrate u prvobitni oblik.
Koliko će se oblik vratiti zavisi od plastike. Ako je vrela voda trajno omekšala ili deformisala materijal, izjednačavanje pritiska neće nužno vratiti flašu u prvobitno stanje.
To je važna razlika: jedno je privremeno uvlačenje zbog pritiska, a drugo trajna promena plastike izazvana visokom temperaturom.
Nije svaka plastična flaša namenjena vreloj vodi
Obične flaše za hladna pića uglavnom nisu napravljene za sipanje ključale ili veoma vrele tečnosti. Visoka temperatura može omekšati i deformisati materijal, a posuda može postati nestabilna za držanje.
Zbog toga ovaj efekat nije pametno namerno izazivati u flašama koje nisu predviđene za vruće sadržaje. Postoji i rizik od opekotina prilikom sipanja, zatvaranja ili otvaranja posude sa veoma toplom tečnošću.
Za vruće napitke i tečnosti treba koristiti posude koje su jasno namenjene odgovarajućim temperaturama.
Jednostavna pojava pokazuje nevidljivu silu
Udubljena flaša je dobar primer procesa koji se odvijaju svuda oko nas, iako ih retko primećujemo. Promena temperature utiče na gas, vodena para se kondenzuje, unutrašnji pritisak opada, a atmosfera spolja pritiska savitljivu plastiku.
Zato se flaša ne deformiše zato što je vrela voda „povukla“ zidove ka unutra. Pravi uzrok je neravnoteža pritisaka koja nastaje tokom hlađenja.
Obična plastična flaša tako na nekoliko minuta postaje vidljiv dokaz koliko snažno vazduh deluje na predmete oko nas.