¿Qué pasaría si una esfera de aire de 2 metros de diámetro desapareciera de alguna manera, creando aproximadamente un vacío perfecto?

La presión atmosférica es de 101 kPa ([matemática] p = 1.01 \ veces 10 ^ 5 [/ matemática] kg⋅m [matemática] ^ {- 1} [/ matemática] ⋅s [matemática] ^ {- 2} [/ matemática ]) y la densidad del aire es aproximadamente [matemática] \ rho = 1.225 [/ matemática] kg / m [matemática] ^ 3 [/ matemática]. El volumen de una esfera de 2 m es [matemática] V = 33.5 [/ matemática] m [matemática] ^ 3 [/ matemática], por lo que el trabajo realizado para expulsar el aire de dicho volumen sería [matemática] W = p V = 3.385 \ por 10 ^ 6 [/ matemática] J. Casi lo mismo que se requiere para levantar un bloque de 34.5 toneladas métricas de 10 m de altura. Ahora, lo que sea que esté en el centro de ese espacio inicialmente vacío va a recibir aproximadamente esa cantidad de energía en forma de un frente de presión que se mueve a la velocidad del sonido. Probablemente no sería tan malo como tener un bloque de 34.5 toneladas métricas caído sobre usted desde 10 m, pero sospecho que la diferencia sería académica.

Si dos volúmenes o aire idénticos se superpusieran de repente, el resultado dependería por completo de cuán instantánea fue la superposición. Si fuera absolutamente instantáneo, algunos de los núcleos (probablemente no muchos, pero no tomarían muchos) se superpondrían, causando al menos fisión y (si es realmente absolutamente instantáneo) cierta generación de plasma de quark-gluón. En ese caso, la explosión debido a la sobrepresión sería la menor de sus preocupaciones.

Afortunadamente, este es solo un escenario de fantasía.

Um, trueno? Su esfera de 2 m es solo un poco más grande que el volumen de un rayo y no se extiende sobre miles de pies lineales. Pero el efecto debería ser similar. Los relámpagos calientan la columna de aire casi instantáneamente a 50k F, por lo que se enrarece rápidamente a casi un vacío. La energía térmica se disipa rápidamente, y el aire que sale y vuelve al vacío produce truenos. Sucede todo el tiempo (pero no en Seattle … ¡Lo extraño mucho!)

Si de repente hubiera un vacío de 2 metros de diámetro, el aire entraría de inmediato, a la velocidad del sonido (aproximadamente 330 m / s) para llenarlo. El aire que entra por ambos lados colisionaría a esas velocidades. No sería un solo aplauso, las moléculas de aire colisionarían por completo, pero en una fracción de segundo, el espacio se llenaría, y de esa área emanaría un ruido excepcionalmente fuerte, idéntico al trueno. Si estuvieras parado justo al lado, el ruido probablemente te dolería (y podría dañar tu audición) pero haría poco más.

La aparición de aire nuevo, por otro lado, tendría un efecto diferente, alejaría el aire a su alrededor, una vez más a la velocidad del sonido, lo que empujaría el aire a su alrededor, y así sucesivamente, en una onda de choque. hacia afuera, causando destrucción hasta que se agotó. Una expansión repentina y rápida de gas, en otras palabras, es más o menos la definición de una explosión.

¿Qué tan grande es una explosión? Difícil de decir. Calculo aproximadamente la aparición repentina de una esfera de gas de ese tamaño como equivalente a aproximadamente 2 litros de nitroglicerina que se detona, lo que es bastante. El radio de matanza dependerá de dónde sucedió, cómo se canalizó la onda de choque y dónde fueron los escombros. Si estuvieras parado a su lado, definitivamente te mataría. Más lejos, sería más fácil de sobrevivir, pero me gustaría un poco de distancia antes de sentirme seguro.

No mucho, el aire se apresuraría rápidamente para llenarlo. Mientras esto fuera, no habría problemas, si estaba dentro de una habitación pequeña, entonces las cosas podrían desordenarse a medida que las ventanas explotaran y las puertas se abrieran.

Aunque un verdadero vacío perfecto puede ser algo raro, no hay fotones, neutrinos, etc., es poco probable que haga algo extraño.

Algo similar a esto: http://what-if.xkcd.com/6/