Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

Berichten: 159

Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

https://nl.wikipedia.org/wiki/Diepzee
Leken veronderstellen soms dat diepzeefauna aangepast moet zijn om de enorme waterdruk te weerstaan, maar dat is niet het geval: binnenin hun lichaam heerst dezelfde druk, dus dat heft elkaar op. De situatie verschilt niet wezenlijk met die van dieren die bij het zeeoppervlak leven. Zelfs levensvormen op het aardoppervlak ondergaan al de druk van 10.000 kilogram lucht per vierkante meter en ook deze wordt gecompenseerd doordat binnenin plant en dier dezelfde druk heerst als buiten. Bij onderzeeërs is dat anders: daarbij is de luchtdruk binnenin veel lager dan de buitendruk. Deze moeten wel degelijk zwaar gepantserd zijn en zoveel mogelijk een ronde vorm hebben om de druk goed te weerstaan.

Levensvormen komen pas in problemen met waterdruk als ze snel stijgen of dalen: de innerlijke druk raakt dan uit evenwicht met de buitendruk. Bij te snelle daling wordt het lichaam in elkaar gedrukt, bij te snelle stijging zwelt het lichaam op als een ballon. Dit uit zich allereerst bij de gassen in het lichaam, die gemakkelijk samendrukbaar zijn. De caissonziekte is hiervan een uiting. De potvis, die tijdens de jacht snel naar diepten tot drieduizend meter duikt, heeft wel aanpassingen om het drukverschil op te vangen. Zo is de ribbenkast flexibel om de longen te laten inklappen, waardoor er minder stikstof in de longen komt. Bij mensen zijn stikstofbelletjes in het bloed een voorname oorzaak van de caissonziekte.


Dat is allemaal heel goed verstaanbaar. Daarom kwam bij mij de volgende vraag op. Stel: je sluit een glazen fles gevuld met lucht op atmosferische druk hermetisch af en brengt die - met een gewicht of zo - naar 10 kilometer diepte. Het resultaat is goed voorspelbaar: deze fles zal de waterdruk niet kunnen weerstaan en dus imploderen.

Stel nu dat je dezelfde fles volledig vult met water, er blijft niets van lucht of andere gassen in, en ook hermetisch afsluit. Je laat deze naar 10 kilometer diepte zakken. Wat zou er dan gebeuren? In tegenstelling tot lucht is water niet/nauwelijks samendrukbaar. Maar het staat, in tegenstelling tot het water op tien kilometer diepte, niet onder ca. 1000, maar slechts onder één bar druk. Er heerst dus een drukverschil van ongeveer 1000 atmosfeer tussen de binnenkant en de buitenkant van de fles. Wat zal er gebeuren? Zal het water in de fles voorkomen dat deze implodeert? Of zal de fles toch bezwijken, net zoals de met lucht gevulde?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.
Gebruikersavatar
Berichten: 2.243

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

Water is, zoals je schrijft, niet/nauwelijks samendrukbaar. Hetzelfde geldt voor het glas van de fles.
Tenslotte is dat glas ook nog een heel klein beetje elastisch.

Wat de doorslag geeft weet ik niet, als ik zou moeten gokken zou ik zeggen dat de fles intact blijft.

Gebruikersavatar
Berichten: 1.994

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

Water op 10km diepte neemt nog maar 95% van z'n oorspronkelijke Volume in (bij 1atm)
dus 9,5l water in een 10 literfles op 10 km diepte
Op 1km diepte zal dat (mits evenredig) 99,5% zijn = 9,95 liter. een verschil van 50cm3
Aangenomen dat de fles niet in die mate elastisch is zal de fles zal het al begeven op minder dan 1km diepte lijkt me :) .

Gebruikersavatar
Berichten: 2.243

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

ukster schreef:
zo 01 dec 2019, 22:13
Water op 10km diepte neemt nog maar 95% van z'n oorspronkelijke Volume in (bij 1atm)
En hoe is dat voor glas?
Ik heb geen idee, maar als dat (nagenoeg) hetzelfde is, dan zal de fles, mede door die elasticiteit, heel blijven.

Gebruikersavatar
Berichten: 144

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

Eerste instantie in ideale wereld gebeurt weinig denk ik.

Praktisch:
Op mijn oude werk deden we vaker vloeistoffen ontgassen onder vacuum. Het verbaasde me altijd hoeveel gasbellen er uit komen.

Evenzo met glas. Kleine gasbelletjes in glas zijn volgens mij fataal op grote diepten.

Gebruikersavatar
Berichten: 1.994

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen


Glas staat niet in het rijtje op het bord :D

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.935

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

Je zou de bulk modulus, dat is het omgekeerde van de samendrukbaarheid, van water en glas moeten vergelijken. De bulk modulus van glas is 40 GPa, die van water 2,2 GPa. Water is dus 20x samendrukbaarder.

Berichten: 11.849

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

OOOVincentOOO schreef:
zo 01 dec 2019, 22:26
Evenzo met glas. Kleine gasbelletjes in glas zijn volgens mij fataal op grote diepten.
Nouja, die zou je er in de praktijk nog wel uit kunnen krijgen door het water te ontgassen. Bovendien is het waarschijnlijk niet zo belangrijk: opgelost gas 'telt niet' zolang het opgelost blijft (wel te verwachten bij toenemende druk), vrij gas wordt wel samengedrukt en eventueel opgelost, maar het lijkt me niet onmogelijk een literfles zo goed te vullen dat er minder dan 1 ml gas in belletjes in zit. Dat drukt geheel samen maar dan blijft nog 99.9% van het volume aan water over.

De samendrukbaarheid van het water versus de elasticiteit van de fles is wat het verschil gaat maken. Ik ben er vrij zeker van dat een fles met water gevuld zal imploderen op een bepaalde diepte, maar geen idee wat die diepte zal zijn. Zeker meer dan tientallen meters, maar als het richting kilometers gaat ga je mogelijk wel over de grens heen.


Gebruikersavatar
Berichten: 1.177

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

ukster schreef:
zo 01 dec 2019, 22:13
Water op 10km diepte neemt nog maar 95% van z'n oorspronkelijke Volume in (bij 1atm)
"Ziet" het water in die afgesloten fles ook daadwerkelijk dat het zich op 10 km diepte bevindt?

Gebruikersavatar
Berichten: 2.243

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

jkien schreef:
ma 02 dec 2019, 00:38
Je zou de bulk modulus, dat is het omgekeerde van de samendrukbaarheid, van water en glas moeten vergelijken. De bulk modulus van glas is 40 GPa, die van water 2,2 GPa. Water is dus 20x samendrukbaarder.
Dat verandert de zaak. Dan zal de fles waarschijnlijk stukgaan omdat het water binnen niet voldoende tegendruk zal leveren.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.243

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

king nero schreef:
ma 02 dec 2019, 09:00
"Ziet" het water in die afgesloten fles ook daadwerkelijk dat het zich op 10 km diepte bevindt?
Het 'ziet' de druk die de wand van de fles op dat water uitoefent. Doordat het glas veel minder goed samendrukbaar is dan water (zie wat o.a. Ukster en jkien schreven) zal het in eerste instantie niet de druk ervaren die buiten de fles heerst. Totdat de fles barst, natuurlijk.

Gebruikersavatar
Berichten: 1.177

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

Xilvo schreef:
ma 02 dec 2019, 09:48
Dat verandert de zaak. Dan zal de fles waarschijnlijk stukgaan omdat het water binnen niet voldoende tegendruk zal leveren.
Dit is inderdaad de clou van het verhaal. Het water zal slechts van volume verminderen in functie van de vervorming van de fles, wat op zich weer in functie staat van zowel de buitendruk als de tegendruk.

En verder ga ik wijselijk passen, de tijd van integraalrekenen ligt al even achter mij...

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.935

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

Een kritische vraag in dit verband is natuurlijk of de wijn en champagne van de Titanic, die op een diepte van 4 km op de oceaanbodem ligt, nog drinkbaar is. Kurk bevat veel luchtbelletjes, wordt in elkaar gedrukt en zal de fles misschien niet meer afsluiten. Of wordt de lucht in de porien verdrongen door water? Een champagnekurk heeft een dikke rand die misschien extra afsluiting biedt. Ik weet het niet.

Berichten: 159

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

ukster schreef:
zo 01 dec 2019, 22:13
Water op 10km diepte neemt nog maar 95% van z'n oorspronkelijke Volume in (bij 1atm)
dus 9,5l water in een 10 literfles op 10 km diepte
Water is dus wel degelijk samendrukbaar, zij het in veel mindere mate dan gassen?

Gebruikersavatar
Berichten: 2.243

Re: Met water gevulde glazen fles naar de diepzee brengen

Alles is in zekere mate samendrukbaar.

Reageer