Wie schnell breitet sich ein Vakuum aus?

@Heizenberch

Heizenberch schrieb:Eine Explosion im herkömmlichen Sinne ist der rapide übergang eines Fest- oder Flüssigstoffs in den gasförmigen Zustand, wobei eine Druckwelle frei wird.

Naja, Gas kann auch explodieren. Eine Explosion ist (sehr grob gesagt) eine plötzliche erhebliche Volumenvergrößerung im Zusammenhang mit ebensolcher Dichteverringerung ...

Heizenberch schrieb:Wie willst du mit einer solchen Explosion das Rohr frei bekommen?

System Kaschi (AK 47).
Allerdings muss man voraussetzen, dass ein Ende des Rohres zu ist. Und dort innerhalb des Rohres die Explosion stattfindet. (Am offenen Ende wäre Blödsinn.) Der Kolben wäre in dem Fall das Geschoß, welches die Luft vor sich her aus dem Rohr (Lauf) schiebt ...
Allerdings muss ja ein Rohrende sowieso zu sein, ansonsten kriegt man da nie ein Vakuum. Oder die Umgebung muss schon vorher luftleer (im Weltraum) sein. Dann ist aber auch keine Luft im Rohr. Also ein Ende muss immer zu sein (außer im Weltraum).

Heizenberch schrieb:dass du keine Ahnung davon hast,

Stimmt. Von Quantenphysik hab ich keine Ahnung.
Geb mir aber Mühe, mich auf den Weg der Besserung zu begeben ...
Ansonsten bräuchte ich hier nicht schreiben. WAS ich schreibe, weiß ich aber sehr wohl.

Heizenberch schrieb:Dann mal los! Erklär mir, wie man mithilfe des Higgsmechanismus' ein Vakuum in eine Röhre bekommt.

:D Wenn ich das verstanden hätte, wie das gehen soll, würde ich hier auch nicht schreiben.
Aber das Gas in der Röhre hat eine Masse. Und diese Masse hat eine Trägheit und wechselwirkt mit ihrer Umgebung (hauptsächlich Reibung aller Art). Also ist es sinnvoll die Masse zu betrachten.
Wie das nun aber mit dem verdammten Higgs-Nichtteilchen zusammenhängt, das hab ich nicht kapiert, denn so ein Rohr ist ja wohl kein Ballsaal ...

@PHK
Eine Explosion ist eine chemische Reaktion oder ein physikalischer Vorgang, bei dem Temperatur und Druck in kurzer Zeit erheblich ansteigen. Dabei kommt es zu einer plötzlichen Volumenausdehnung von Gasen und der Freisetzung von großen Energiemengen auf kleinem Raum, zum Beispiel durch Sprengstoffe, explosionsfähige Atmosphäre oder aufgestaute Gase etwa in Vulkanen. Die plötzliche Volumenerweiterung verursacht eine Stoßwelle, die bei einer idealen (von einer Punktquelle ausgehenden) Explosion durch das Modell der Detonationswelle beschrieben werden kann.
Wikipedia: Explosion

Nix Dichteverringerung. Das Einzige, was das Rohr daran schneller leeren würde, wäre die Temperatur. Aber die kannst du auch toll erreichen, indem du das Rohr erhitzt. Indirekt hast du also recht mit der Explosion. Nur erzeugst du erstmal einen höheren Druck im inneren und Füllst es noch zusätzlich mit Teilchen.

Am Schnellsten würde man das Rohr entleeren, wenn man es in Richung der Verschlossenen Seite stark beschleunigt. Da sich das Rohr im Vakuum bewegt, würde die Druckveränderung im Inneren das Entleeren nciht verhindern.

@Heizenberch

Heizenberch schrieb:Nur erzeugst du erstmal einen höheren Druck im inneren und Füllst es noch zusätzlich mit Teilchen.

Richtig. Aber nicht alles.
Denn aus dem Druck entsteht Deine Stoßwelle. Und die schiebt die Materie vor sich zusammen und erhöht ihre Dichte. Und hinter der Welle entsteht ein Sog (= Unterdruck => Dichteverringerung hinter der Stoßwelle) und wenn der groß genug ist, wirds nach ner Weile (paar Ns) ein Vakuum vom Feinsten.

Heizenberch schrieb:Am Schnellsten würde man das Rohr entleeren, wenn man es in Richung der Verschlossenen Seite stark beschleunigt.

Gute Idee.
Und wie macht man das am schnellsten? Mit einer Explosion (oder mehreren). Etwa mit einem Raketentriebwerk (= viele kleine Explosionen) ... :D

@Iix
@Zotteltier

Ich habe mir mal die Mühe gemacht und ein Simulationsprogramm geschrieben, welches das Entleeren einmal darstellt. Ich hoffe man kann es erkennen (das Gif musste ich ziemlich klein machen, da es sonst zu groß zum Uploaden gewesen wäre.)


Anzahl der Teilchen: 1000
Geschwindigkeit: 10-20 Einheiten/Sekunde
Maße des Rohres: 100 x 20 Einheiten
Nur Rechts offen.

Wie man sehr schön sieht wird man lange warten müssen, bis die Röhre wirklich leer wird, da einige Moleküle eine sehr geringe Geschwindigkeit in x-Richtung haben.

Für die Ganze Animation in voller größe könnt ihr mich anschreiben, dann sende ich sie via Email.

PS: Wenn ihr gewisse Situationen haben wollt (Maße des Behälters, Anzahl der Teilchen, zwei Seiten offen, etc), dann schreibt mich einfach an.

@Heizenberch
Ja so in etwa hab ich mir das vorgestellt. Womit ist das simuliert?

@Zotteltier
Ich habe ein kleines Programm mit Labview geschrieben (falls dir das was sagt).

@Heizenberch
Ja kommt zwischendurch als Software auf Laborrechnern zum Einsatz, ich habs aber eher mit MatLab, deswegen war mir die Darsetllung fremd.

@Zotteltier
Von MatLab hab ich (noch) keine Ahnung, aber das ist das nächste, was ich mir aneignen werde. Vor allem, da man es mit LabView super zusammen benutzen kann.

Ich hab mal den zeitlichen Verlauf der Teilchen in der Röhre darstellen lassen. Genau so wie es zu erwarten war.

Original anzeigen (0,2 MB)

@PHK

Hier einmal die Simulation der Explosion:
Selbst wenn man nur die Explosion betrachtet bleiben immernoch viele Partikel von dieser zurück.



Und es entsteht auch kein Vakuum in der Explosion, so wie du es meintest.