Jeg husker ikke den nøjagtige og temmeligt sikkert ret dyndede associationsrække, der ledte diskussionen derhen, men for nylig deltog jeg i en lille meningsudveklsing om hvorvidt det var lettest at flytte væske ved over- eller undertryk.

Umiddelbart virker de jo ækvivalente, om end med modsat fortegn. Lidt grublen viste dog hurtigt at det ikke er tilfældet, og vores fælles forundring ved resultatet var så stor at jeg syntes at jeg måtte dele!

Man kan også formulere spørgsmålet sådan her: “Hvor langt et sugerør kan du drikke vand igennem?” — deraf også titlen på indlægget1

Lad os alle regne…

For at udspecificere opgaven lidt, så ser vi her alene på hvor stor en lodret højde det er muligt at suge vand op — sugerør med alle mulige knæk og gesvejsninger er naturligvis muligt at benytte helt frit, og i arbitrær længde, om end en smule anstrengende, så længe man ikke skal løfte væsken ret langt i alt.

Problemet opstår først når vi ser på en lodret væskestreng, fordi det er jo faktisk ikke undertrykket i sig selv der løfter væsken, når man suger i sit sugerør. Det er forskellen i tryk fra den omgivende atmosfære, der trykker ned på overfladen af glasset med saftevand og til de lokale forhold i sugerør og mundhule. Når trykket så er lavere i sugerør og mund, så presser atmosfæren væsken op i gennem sugerøret og ind i munden, fordi den forsøger at udligne trykket.

Her opstår så nemlig en af disse små finurlige detaljer som man nemt overser, når man er vant til at man bare kan regne på et problem fra en hvilkensomhelst vinkel, så længe man husker at tilpasse sit fortegn. For selvom der ikke er nogen (teoretisk) øvre grænse for hvor meget overtryk man kan lave i et system (så længe det kan holde til det, rent mekanisk), så er der en meget skarp og veldefineret grænse for hvor meget undertryk man kan lave.

Det laveste tryk der findes er nul. Ingenting. Absolut, hårdt vakuum.2

Man kan ikke lave negativt tryk. I hvert fald ikke på denne side af den nærmeste begivenhedshorisont.3

Derfor er vi også begrænset af det omgivende atmosfæretryk, hvis vi vil flytte vand med undertryk. Dette tryk er med god tilnærmelse 101.3 kPa — også kendt som 1 atm. Hvis man har den store svømmenål, eller kan huske sin basale fysik, så vil man nok på en god dag erindre at trykket under vand stiger med ca. 1 atm per 10 meter man dykker. Dette gælder også den anden vej: Et (relativt) overtryk på 1 atm kan bære 10 meter vandsøjle, og derfor kan man altså ikke suge vand mere end 10 meter lodret op, uanset hvor meget og længe man suger.

Faktisk vil vandet i toppen af sugerøret på et tidspunkt begynde at koge ved stuetemperatur, hvis man suger hårdt nok, så den reelle højde er begrænset af vands damptryk, snarere end af kvaliteten af éns vakuum. Ved 20C er vands damptryk ca. 2.3 kPa, så man mister lige et par procent i sugehøjde der — men det hører under de berømte træskolængder i usikkerhed.

Hvis man rigtig vil drille sine mednørder til en julefrokost, så lader man dem fordøje denne information og spørger derefter hvordan man så får vandet op i en 200m høj skyskraber.

Svaret er naturligvis at man skubber i stedet for at trække — de sølle 20 bars overtryk det kræver at løfte vandet 200m er trivielle at frembringe med en pumpe der er placeret i kælderetagen. Man kan så have et reservoir på taget, og nogle trykregulatorer på de enkelte udtag hvis ikke man ønsker at højtryksspule4 beboerne på første, blot for at blidt overrisle dem på 42. etage.

\Worm — pumpenisse

  1. Et spørgsmål som man åbenbart skal være varsom med at stille spontant og ude af kontekst. Det kan tilsyneladende misforstås. ↩

  2. Jeg har altid godt kunnet lide udtrykket “hårdt vakuum” — det lyder lige tilpas SciFi-futuristisk og er samtidig meget beskrivende for hvor svært det er at lave. Det er ikke entydigt defineret, men når man kommer under 100 Pa så er man godt på vej. Jeg har ikke prøvet om man kan kæle for et blødt vakuum, men jeg vil antage at det skal stryges med hårene. ↩

  3. “Kanten” af et sort hul, observeret udefra — ikke det tidspunkt hvor næste nummer af “Se og Hør” udkommer. ↩

  4. Jeg er for nyligt blevet revset for min stavning. Dette tvinger mig jo til at bemærke at her er især antallet af s’er meget vigtigt. ↩