È davvero possibile pompare acqua senza elettricità?

Rhett Allain

Sono sorpreso dal numero di video di YouTube e TikTok che mostrano nuovi modi per pompare l'acqua, ma immagino che abbia senso, perché il mondo intero funziona praticamente sull'acqua. Se non li hai mai visti prima, spesso mostrano qualcuno che infila dei tubi nell'acqua e li scuote avanti e indietro finché all'improvviso non iniziano a fuoriuscire infinite quantità di liquido. Sembra magico: non c'è alcuna fonte di energia apparente, ma l'acqua continua a scorrere, a volte da uno specchio d'acqua all'aperto, a volte da un contenitore che la persona continua a riempire. È come se questi dispositivi funzionassero con “energia libera”, o energia senza origine apparente.

Potresti davvero realizzare una pompa dell’acqua a “energia gratuita”?

Avviso spoiler sulla fisica: in realtà esistono due metodi per spostare l'acqua che non richiedono una fonte di energia esterna, ma non è la stessa cosa che funzionare con energia gratuita.

Il primo metodo è la pompa a sifone. Questo è abbastanza comune e molto facile da configurare. Ecco cosa ti serve per una semplice dimostrazione: un bicchiere di acqua potabile e una cannuccia flessibile. Riempire il bicchiere quasi fino all'orlo. Ora piega la cannuccia e metti l'estremità corta nel bicchiere con la parte più lunga che pende dal bordo. Ecco come dovrebbe apparire:

Successivamente, le cose diventeranno un po’ strane. Succhiare la parte lunga della cannuccia finché l'acqua non arriva alla fine. Quindi lascia andare l'estremità assicurandoti che sia più bassa del livello dell'acqua nel bicchiere. Spero che tu sia fuori o vicino a un lavandino, perché l'acqua inizierà a fuoriuscire dall'estremità della cannuccia. Questo è tutto. Hai appena realizzato una pompa a sifone.

L'acqua continuerà a scorrere, e forse a creare confusione sul bancone della cucina, purché siano vere queste due condizioni: l'estremità di uscita della cannuccia deve essere inferiore al livello dell'acqua nel bicchiere e il lato di ingresso deve essere sott'acqua. . Semplice.

Ma come funziona? Ecco un'illustrazione di questa configurazione, con l'acqua che scorre attraverso la cannuccia piegata. Una parte della cannuccia è immersa in un bicchiere d'acqua e un'altra parte pende dal bordo, in modo che l'acqua possa "cadere" dall'estremità libera.

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Come esperimento mentale, immaginiamo che quando l'acqua esce dall'estremità libera, lasci dietro di sé uno spazio quasi vuoto, tranne forse un po' di vapore acqueo. Senza nulla in quella parte della cannuccia, la pressione è molto vicina allo zero. Poiché la pressione è definita come la forza per unità di area, una pressione pari a zero significa che non vi è alcuna forza che spinge verso l'alto il resto dell'acqua nella cannuccia.

Adesso passiamo all'altra estremità della cannuccia, quella nella tazza d'acqua. Quella parte della cannuccia è sott'acqua e c'è una pressione che produce una forza che spinge l'acqua lungo la cannuccia. Questa pressione è dovuta alla combinazione di due fattori: la profondità dell'acqua (più si va in profondità, maggiore è la pressione) e la pressione atmosferica di tutta l'aria sopra la superficie dell'acqua. Ma ecco la parte importante: poiché c'è una forza (dalla pressione totale) che spinge l'acqua su per la cannuccia, ma non c'è pressione zero in quello spazio vuoto, c'è una forza netta su quel pezzo d'acqua che la sposta su per la cannuccia verso l'estremità libera.

Naturalmente non c'è veramente uno spazio vuoto nella paglia. Era solo un esperimento mentale per dimostrare che quando l'acqua cade dall'estremità libera della cannuccia, non respinge il resto dell'acqua. Una volta che l'acqua inizia a fuoriuscire, continuerà a scorrere.

È anche utile capire perché la cannuccia stessa è importante. Non si limita a guidare il flusso dell'acqua. Impedisce l'ingresso di aria all'interno, il che aumenterebbe la pressione che spinge indietro l'acqua e ne impedirebbe il flusso. Per far funzionare questo tipo di pompa è necessario un tubo o un tubo che sia rigido e non collassi a causa della pressione atmosferica esterna. Una semplice cannuccia di plastica va bene per piccole quantità d’acqua.

Matt Simone

Gregorio Barbiere

Adriana Così

Will Cavaliere

C'è ancora una cosa da considerare: una pompa a sifone crea energia “gratuita”, poiché muove l'acqua senza una fonte di energia esterna?