Az idő mindig előre halad. Vagy mégsem? Lehet olyan érdekes jelenségeket látni, ahol mintha megfordulna az idő menete.
Kérlek nézd meg az alábbi videót, amiben egy érdekes jelenséget figyelhetsz meg: az összekevert festék visszatéríthető a kezdeti állapotába!
Hogyan lehetséges ez? Nem trükkvideóról van szó, valóban valós jelenséget láttál. A festék elkeverése ebben az esetben egy reverzibilis, azaz visszafordítható folyamat, így minden probléma nélkül visszaállítható a kezdeti állapot.
A fizikában gyakran feltételezzük, hogy reverzibilis egy folyamat, de nagyon ritka, hogy tényleg (majdnem) tökéletesen az is legyen. A visszafordíthatósághoz arra van szükségünk, hogy a veszteségek minimálisak legyenek egy folyamatban, valamint ne lépjen fel olyan hatás, ami csak egy irányba mehet végbe.
Az időt tényleg nem lehet visszaforgatni (a legjobb jelenlegi tudásunk szerint), de a visszafordítható folyamatok megfigyelésével mégis úgy tűnik, mintha lehetne! Ha már előkerült a lamináris áramlás, akkor hadd magyarázzam el, hogy az miért reverzibilis!
A kísérletben ételfestéket helyeznek folyékony szappanba és azt keverik el lassan. Mivel a folyékony szappan viszkozitása nagy és a keverés is lassan történik, ezért lamináris az áramlás. Ezzel szemben a kisebb viszkozitású vízben még lassú keverés esetén is turbulens áramlás lép fel.
A lamináris áramlás esetén egy jól meghatározott irányba történik az áramlás. Ezt az irányt a forgatással határozzuk meg, így egy kör érintője mentén mozognak a folyadékrészek. Ha megfordítjuk az áramlás irányát, akkor ugyanazon az útvonalon mozognak a részecskék, csak az ellenkező irányban. Ezzel szemben a turbulens áramlás esetében a fő áramlási irányra merőlegesen is van áramlás. Ez kisebb sebességű és a sebesség iránya is váltakozik, de így is nagymértékű keveredést okoz. Ezt a keveredést nem lehet kompenzálni azzal, hogy a másik irányba forgatjuk a folyadékot.
Természetesen a lamináris áramlás esetén is van kis mértékű keveredés, de az csak a diffúzió miatt van és lényegesen kisebb mértékű, mint a turbulens áramlás esetén fellépő keveredés. Azt figyelheted meg, hogy a diffúzió miatt az idő múlásával nagyobbak lesznek a festék pöttyök, de ez független attól, hogy keverünk-e közben vagy sem.
Ha teheted, akkor végezd el otthon is ezt a kísérletet! Csupán pár eszköz szükséges hozzá:
- Folyékony szappan vagy kukorica szirup vagy bármilyen nagy viszkozitású (nehezen folyó) folyadék
- Festék
- Edény
- Valami, amivel megoldod az egyenletes forgatást. Például egy másik, koncentrikusan elhelyezett edény.
Reméljük jól sikerül a kísérlet!
Borítókép:
Pixabay
