Kommunicerande kärl

Leon har en behållare fylld med vatten. Ytan på vattnet är jämn – vattnet är stilla. Vattnet i behållaren utövar ett tryck i alla riktningar. Ju längre ner från ytan, desto högre är trycket. Leon kopplar ihop behållaren med en annan, tom behållare med ett sugrör som går in vid botten av båda behållarna.

Det här är ett exempel på kommunicerande kärl. Vi ska se vad som händer nu. Först är trycket högre i behållaren som är fylld med vatten, och lägre i den andra, tomma behållaren. Trycket i den första behållaren trycker vattnet genom röret till den andra behållaren. Allteftersom vattnet går från den ena behållaren till den andra, ändras vattennivån, och även trycket i de båda behållarna.

Där vattennivån sänks, minskar trycket. Där vattennivån höjs, ökar trycket. Vattnet fortsätter röra sig från den ena behållaren till den andra, tills trycket i båda behållarna är lika stort. Eftersom trycket i vätskan beror på avståndet till ytan, har trycket jämnats ut i båda behållarna när vattennivån är densamma. Det är viktigt att behållarna, eller kärlen, är sammanbundna på något sätt så att vätskan kan flöda fritt mellan dem, och att lufttrycket ovanför ytan är detsamma.

Om de här förhållandena är uppfyllda, kommer vätskan alltid att gå från den ena behållaren till den andra tills den hamnar på samma nivå i båda behållarna. Det vill säga, tills trycket är detsamma i båda behållarna. Det kommer hända oavsett form eller storlek på behållarna, eller typen av vätska. Det här kallas för principen om kommunicerande kärl. Så det är därför jag alltid blir blöt när jag vattnar farmor Ellens trädgård?

Min vattenkanna består av kommunicerande kärl som får vatten att tryckas ut! Pipen och behållaren på vattenkannan är sammankopplade, så du har rätt Leon, de kan ses som kommunicerande kärl. När Leon fyller upp behållaren genom öppningen på toppen, stiger vattennivån inuti den. När vattennivån stiger ökar trycket i behållaren och vattnet trycks upp genom pipen. Oturligt nog är pipen i Leons vattenkanna lägre än öppningen i behållaren.

Så nivån som det går att fylla till är högre upp än pipens öppning. Det får vatten att tryckas ut genom pipens öppning tills vattnet till slut hamnar på samma nivå i både pipen och i behållaren. För att undvika att bli blöt borde Leon komma ihåg hur kommunicerande kärl fungerar nästa gång. Han kan försöka att inte överfylla vattenkannan, eller så kan han skaffa sig en annan, där pipen är längre och högre upp än vattenkannans behållare! Kommunicerande kärl används i många situationer.

En av de vanligaste är i vattentorn. Ett vattentorn är en stor upphöjd vattentank. Vattentanken är ansluten med rör till byggnader i närheten. Rören och vattentornet bildar kommunicerande kärl. Trycket inuti rören är alltid samma som vattentrycket på samma höjd i vattentornet.

Så när vatten pumpas in i tornet fylls vattnet på i rören också. När en kran i ett hus i närheten vrids på, får trycket vattnet att gå genom rören och ut genom kranen. Kommunicerande kärl är en viktig del av våra liv. ...när de används på rätt sätt!