Muovinen juomapullo suljetaan huoneen lämpötilassa. Ulkona on pakkasta. Pullo viedään palautukseen. Kun pulloa laitetaan palautusautomaattiin, se on rutistunut.

1. Selitä ilmiö tilansuureiden avulla.
2. Miten ilmiö selitetään hiukkastasolla?

Ratkaisu

a. Muovipullo suljetaan normaalissa ilmanpaineessa huoneen lämpötilassa. Muovipullon sisällä oleva kaasu jäähtyy ja prosessia voidaan tarkastella isokoorisena prosessina. Tällöin muovipullon sisällä olevan ilman paineen ja absoluuttisen lämpötilan suhde on yhtä suuri alku- ja lopputilanteessa.

Merkitään p₁ ja T₁ paine ja lämpötila aluksi ja p₂ ja T₂ paine ja lämpötila lopuksi.

[[$ \dfrac{p_1}{T_1}=\dfrac{p_2}{T_2} $]]​

Koska [[$ T_1>T_2, $]]​niin [[$ p_1>p_2 $]]​ eli pullon sisällä oleva paine pakkasessa on pienempi kuin normaali ilmanpaine. Pullon sisä- ja ulkopuolella on paine-ero, joka aikaansaa pullon seinämään ulkoa sisällepäin kohdistuvan kokonaisvoiman. Tämä kokonaisvoima puristaa pullon kasaan.

b. Pullon sisällä olevan ilman jäähtyessä ilman rakenneosasten keskimääräinen liike-energia pienenee ja rakenneosaset törmäilevät keskimäärin harvemmin pullon seinämiin. Koska törmäyksiä tapahtuu aikayksikköä kohden harvemmin, niin pullon sisällä oleva paine on pienempi kuin pullon ulkopuolella. Tällöin pullon sisä- ja ulkopuolella on paine-ero, joka aikaansaa pullon seinämään ulkoa sisällepäin kohdistuvan kokonaisvoiman. Tämä kokonaisvoima puristaa pullon kasaan.