Απάντηση

Η απάντηση είναι η (β): Η θερμοκρασία του αέρα θα μειωθεί, όπως μπορεί να φανεί στο video, κάνοντας Click στην παρακάτω φωτογραφία. Για τις ανάγκες του video έχει αλλαχτεί λίγο η φιάλη που χρησιμοποιείται. Ένας αισθητήρας θερμοκρασίας έχει προστεθεί στο σύστημα, με αποτέλεσμα όταν σπρώχνουμε τον αέρα μέσα στη φιάλη και στη συνεχεία ο φελλός εκτινάσσεται, να μπορούμε να καταγράφουμε τη θερμοκρασία του αέρα μέσα στη φιάλη. Ο αισθητήρας είναι προσαρμοσμένος στη φιάλη μέσω μιας τρύπας που έχει ανοιχτεί στο δεξιό μέρος της φιάλης, όπως φαίνεται στη photo.

Παρατηρείστε ότι όταν ο φελλός εκτινάσσεται από το στόμιο, ένα νέφος υδρατμών σχηματίζεται στο εσωτερικό της φιάλης. Το νέφος σχηματίζεται καθώς ο αέρας μέσα στη φιάλη ψύχεται όταν ο φελλός εκτινάσσεται από τη φιάλη: Ο αέρας μέσα στη φιάλη, εκτονώνεται γρήγορα και ψύχεται αρκετά ώστε η θερμοκρασία του πέφτει κάτω από το σημείου δρόσου με αποτέλεσμα οι υδρατμοί να συμπυκνώνονται σε σταγονίδια νερού σχηματίζοντας νέφος. Το γεγονός ότι ο αέρας ψύχεται όταν εκτινάσσεται ο φελλός μπορεί να παρατηρηθεί από το διάγραμμα θερμοκρασίας – χρόνου που αποτυπώνεται με τον αισθητήρα.

Η θερμοκρασία του αέρα μειώνεται μετά την εκτίναξη του φελλού εξ’ αιτίας της αδιαβατικής εκτόνωσης του αέρα της φιάλης. Το ίδιο πράγμα συμβαίνει όταν ανοίγουμε μια φιάλη μπύρας, ή ένα κουτί αναψυκτικού με σόδα: αν κοιτάξει κανείς προσεκτικά μπορεί να διακρίνει ένα μικρό σύννεφο μετά το άνοιγμα του πώματος.

Αυτό προκαλείται εξ’ αιτίας της διατήρησης της ενέργειας. Ο αέρας υψηλής πίεσης μέσα στη φιάλη εκτονώνεται πολύ γρήγορα, ωθώντας τον υπόλοιπο εξωτερικό αέρα επί του οποίου εκτονώνεται. Η διεργασία αυτή απαιτεί ενέργεια, η οποία αποκτάται από τη θερμική ενέργεια του εκτονούμενου αέρα. Επειδή η διεργασία συμβαίνει ταχύτατα, δηλαδή χωρίς ανταλλαγή θερμικής ενέργειας μεταξύ του εκτονούμενου αέρα και του εξωτερικού αέρα, είναι γνωστή ως αδιαβατική εκτόνωση, ή αδιαβατική ψύξη.

Η αντίστροφη διαδικασία (αδιαβατική συμπίεση) πραγματοποιείται όταν ωθούμε τον αέρα μέσα στη φιάλη. Μπορείτε επίσης να το δείτε αυτό στη μέση του βίντεο, όταν ένα χέρι πιάνει να αντικαταστήσει τον φελλό. Ακολουθεί και άλλη ώθηση αέρα για να τιναχτεί ξανά ο φελλός. Η θερμοκρασία αυξάνει, όπως φαίνεται στο γράφημα, και αυτή η άνοδος της θερμοκρασίας έχει ως αποτέλεσμα τα σταγονίδια του νερού να επιστρέφουν πίσω στη φάση των ατμών, προκαλώντας την εξαφάνιση του νέφους.