Что происходит с пустой пластиковой бутылкой после того, как ее наполняют горячей водой, а затем закрывают пробкой?

Когда пустую пластиковую бутылку наполняют горячей водой и закрывают пробкой, наблюдается интересный феномен, связанный с изменением температуры и давления внутри бутылки. Давайте разберемся подробнее.

1. Когда вы наливаете горячую воду в пустую бутылку, пластик нагревается и расширяется. Поскольку пластик бутылки достаточно гибкий, он может немного прогибаться и раздуваться из-за давления горячей воды.

2. Затем, когда вы закрываете бутылку пробкой, воздух, находящийся внутри, не имеет возможности выйти. Поскольку воздух не может покинуть бутылку, он подвергается увеличению давления. Это происходит потому, что горячая вода еще не успела остыть, и воздух нагревается от нее.

3. Давление воздуха внутри бутылки начинает возрастать из-за увеличения температуры. По закону Бойля-Мариотта, давление газа пропорционально его температуре при постоянном объеме. Таким образом, с увеличением температуры в маленьком ограниченном объеме бутылки давление воздуха становится выше.

4. По мере остывания горячей воды и пластика, давление воздуха внутри бутылки начинает снижаться. Это происходит потому, что холодная вода и пластик сжимаются и занимают меньший объем исходно нагретого воздуха.

5. В результате этих изменений давления воздуха и объема бутылки, бутылка может некоторое время смотреться «подвыпуклой», то есть слегка выпуклой или вздутой, после того, как вы закрываете ее пробкой. Однако, по мере остывания всего внутри, бутылка вновь принимает свою привычную форму.

Это наблюдаемое явление происходит из-за взаимодействия горячей воды, пластика бутылки и воздуха внутри. Пластиковая бутылка обладает достаточной гибкостью, чтобы прогибаться под воздействием давления, а закрытая пробкой она создает условия для изменения давления, связанного с изменениями температуры внутри бутылки.