Was geschieht im Zentrum einer schnell rotierenden Quecksilber-Kugel?
Wenn man in der Schwerelosikeit eine Quecksilber-Kugel schnell rotieren lassen würde, würde sich im innern ein Hohlraum bilden? Ähnlich wie bei einem Barometer oder würde die Kugel einfach eine Scheibenform annehmen?
2 Antworten
würde sich im innern ein Hohlraum bilden?
Nein, aus drei Gründen:
- Die Zentrifugalkraft, die die Quecksilberatome auseinander treibt, wirkt ja nur radial zur Drehachse. Sprich, es gibt keinen Grund weshalb sich die Kugel in axialer Richtung ausdehnen sollte.
- Das Quecksilber müsste sich außen ausdehnen, also eine größere Oberfläche annehmen. Und die Wand des Hohlraums wäre sogar eine neue Oberfläche. Quecksilber hat allerdings eine sehr hohe Oberflächenspannung, d.h. es wirken ziemlich starke Kräfte, die die Oberfläche so klein halten wie möglich.
- Der Hohlraum müsste ja mit irgendwas gefüllt sein, da die Zentrifugalkraft auf keinen Fall stark genug wäre, um ein absolutes Vakuum aufrecht zu erhalten... ganz zu schweigen vom Luftdruck in der Umgebung, der so eine Hohlkugel mit Vakuum ja auch wieder komprimieren würde. Ein "irgendwas", das den Hohlraum mit ausreichend Druck füllen könnte, kommt aber nicht durch das Quecksilber nach innen.
oder würde die Kugel einfach eine Scheibenform annehmen?
Damit kommst du der Sache schon näher. Ausbreitung nur in radialer Richtung und keine Bildung eines Hohlraums.
Aber so eine flache Scheibe hat bei gleichem Volumen eine viel größere Oberfläche als eine Kugel. Also ist das etwas, das die Oberflächenspannung verhindert, und bei Quecksilber verhindert sie das wie gesagt sehr stark. Die Oberflächenspannung will eine möglichst perfekte Kugel herstellen und erhalten, weil dadurch die Oberfläche kleinst möglich ist.
Die korrekte Antwort ist also, dass du einen Elipsoid bekommst, sozusagen eine flach gedrückte Kugel. Je nachdem, wie schnell du die Kugel rotieren lässt, ist diese Abflachung stärker oder weniger stark ausgeprägt.
Allenfalls könnte sich ein Ring bilden. Aber die Oberflächenspannung würde den praktisch sofort in Kügelchen zerlegen.
Glaube ich nicht. Das Vakuum ist immer noch stärker als die Zentrifugalkraft. Die Rotation verläuft ja auch nur auf einer Achse... Also wird erstmal aus der Kugel ein Elipsoid.