215. Paineilmiöitä mikrotasolla
Miten seuraavat tapahtumat näkyvät aineen mikrotasolla?
- Polkupyörän renkaassa on reikä, ja ilmaa vuotaa siitä ulos. Kumi pehmenee.
- Suljettua limonadipulloa lämmitetään. Pullo pullistuu.
Ratkaisu
a. Renkaassa olevat ilman molekyylit törmäilevät kumin seinämiin. Osa molekyyleistä "törmää" seinämän sijaan reikään ja poistuu renkaasta. Koska paine renkaan sisäpuolella on ulkoista ilmanpainetta suurempi, molekyylejä törmää renkaan sisäpintaan useammin kuin ulkopintaan. Siksi reiän kohdalla siirtyy enemmän molekyylejä ulos kuin sisään. Renkaassa olevien molekyylien määrän vähentyessä törmäyksiä sisäpintaan tapahtuu aiempaa harvemmin. Paine laskee ja rengas tuntuu pehmeämmältä.
b. Kun limonadipulloa lämmitetään, sen sisällä olevan kaasun (ja mahdollisen nesteen) lämpöliike kasvaa. Kaasun osalta ilmiö on erityisen voimakas, ja kaasumolekyylit törmäilevät pullon seinämiin aiempaa useammin ja nopeammin. Paine pullossa kasvaa. Törmäyksistä pulloon kohdistuva voima pullistaa pulloa. Mitä pullistuneempi pullo on, sitä suurempi voima tarvitaan sen laajentamiseen edelleen. Siksi ennen pitkää syntyy tasapainotilanne, ellei pullo repeä ennen sitä.