Wetenschapsforum

Goedemorgen!

Lees al een tijdje mee op dit forum en heb me nu ook geregistreerd aangezien ik een vraag heb mbt het volgende:

Stel men neemt 1 volle en 1 lege fles, zet de volle fles onderste boven op de andere, en maakt een interface en afdichting tussen de twee als te zien in de bijlage.

De interface bestaat uit een ronde schijf met twee gaten;

- 1 gat (grootste diameter) voor water

- 1 gat (kleinste diameter) voor lucht.

De bedoeling is dat er een gesloten systeem onstaat, en dat zo snel mogelijk het water van de ene fles in de andere fles vloeit. Hiervoor zal dus de lucht in de onderste fles, door het water in de bovenste fles komen.

Laten we even het volgende aannemen:

- Hoogte-niveau van het water in de volle fles is 30cm boven de interface.

- diameter voor water-gat is 8mm

- diameter voor lucht-gat is 4mm

Deze waterkolom oefent een druk uit op de lucht in de onderste fles, namelijk +/- 1mbar per cm waterkolom. In dit geval dus ongeveer 30mbar.

Nu zit er ook een lange slang aan het luchtkanaal, die bovenin de volle fles uitkomt.

Dit is gedaan om het vloei-process makkelijker op te starten, mocht deze slang namelijk een stuk korter zijn en maar een lengte van bijvoorbeeld 10cm hebben, dan wordt er boven op deze slang ook een druk uitge-oefend door de waterkolom van 20cm (20mbar) en dit zal het opstarten van het vloei-process bemoeilijken.

Ook wordt het opstarten van het vloei-process makkelijker naarmate de hoogte van de waterkolom toeneemt, deze oefent dan een namelijk een grotere druk uit op de lucht in de lege fles die dan weer makkelijker door het lucht-kanaal en de slang in de volle fles wordt 'geduwd'.

Echter moet het vloei-process ook werken bij een lage waterkolom van minimaal 10cm, dus bij maar 10mbar overdruk op de lege fles.

Nu is de vraag of er op een of andere manier te berekenen valt wat de ideale diameter en verhouding tussen het water- en lucht kanaal is om het vullen van de lege fles zo snel mogelijk te laten verlopen.

Er spelen waarschijnlijk een hoop verschillende variabelen een rol in dit spel:

1) hoogte van de waterkolom (minimaal 10cm, maximaal 40cm)

2) grootte en verhouding van de water- en lucht kanaal

3) lengte van de slang op het lucht kanaal

4) en waarschijnlijk ook de oppervlakte spanning en dichtheid van water...

Hoop dat het probleem een beetje duidelijk is omschreven...

Het is nogal lastig om het in woorden proberen te beschrijven maar goed...

Alvast bedankt!!