–Helvete òg!
Frua og eg står ved kvar vår ende av ein gjennomsiktig slange fylt med vatn. Me brukar eit vassvater til å måla opp grunnmuren til det som skal verta hytta vår. Me får stendig nye resultat.
Frustrasjonen gjer at ord som me aldri før har sagt til kvarandre, fyk mellom oss. Nærare skilsmisse har me, det harmoniske paret, aldri vore. Kva er problemet? Luft i slangen.
Vatn er ei væske som ikkje kan trykkjast saman, men luft kan verta komprimert. Korleis skal eg få lufta ut av slangen? Eg startar med å leggja han i ein pøs attmed det som skal verta vårt Shangri-La. Så dreg eg slangen over svaberget og går nedover til eg er under høgda til pøsen. Dess lenger ned eg går, dess fortare renn vatnet. Eg har laga meg ein hevert.
Eg lèt vatnet renna ei stund og set så fingeren mot slangen og ber frua gjera det same i andre enden. No er all lufta ute av slangen, men ho kjem diverre lett inn att når me virrar rundt og prøver å måla opp det som skal verta grunnmuren i det nye tilværet vårt. Dag vert til sumarkveld, og me vert einige om at det er godt nok.
Me set oss på svaberget og et nista. Frua ser på meg og spør kva eg tenkjer på.
– Deg, sjølvsagt.
Eg kan jo ikkje seia at eg alt var djupt inne i ei tankerekkje om korleis ein hevert verkar.
Med ein hevert kan ein altså leia vatn frå eit høgare punkt til eit lågare punkt. Det i seg sjølv er jo ingen sensasjon, men det eg har problem med å forstå, er at me kan gå via eit endå høgare punkt, som i vårt tilfelle er eit svaberg som er om lag ein meter høgare enn pøsen.
Aristoteles og Galilei forklarte det med at naturen avskyr vakuum, horror vacui, og dimed vert ikkje heverten tømd for vatn. Rett nok er også eg redd for konsekvensane av luft i slangen, men er det god nok grunn til å byggja ein teori på?
Den rådande teorien er at atmosfæretrykket har ein finger med i spelet. Trykket inne i heverten er gjeve av atmosfæretrykket utanfor minus trykket av vatnet inne i heverten opp til det punktet ein ser på. Trykket vil altså verta mindre oppover i heverten. Så lenge utløpet av heverten er lågare enn vassflata ved inntaket, vil trykkforskjellen mellom dei to ulike sidene av toppunktet i heverten gjera at vatnet renn nedover slik som forventa.
Hevert: «hb» står for høgda til heverten over vassflata på inntakssida. «hc» står for høgdeforskjellen, som avgjer kor stor fart vatnet har gjennom heverten.
Kjelde: Premeditated Chaos Wikipedia
Kan ein heva toppunktet i heverten så høgt ein berre vil? Eg prøver. Eg går bort til slangen og set stigen under.
– Kva er det du held på med?
– Litt fysikk, kjære.
Vatnet renn framleis gjennom slangen, men vassføringa er litt mindre, sidan utløpet til slangen sjølvsagt har kome litt høgare opp.
– Har me noko å skriva med?
Eg går bort til bilen. Newtons andre lov vert omforma til Bernoullis likning for energibevaring i strøymande væsker. Det tek si tid, sidan internett ikkje er oppfunne på dette tidspunktet. Kva skjer når heverten sluttar å verka? Farten på væskestraumen vert null. Eg set det inn i likninga og finn at maksimal høgd er om lag 10 meter. Då er trykket på toppen så lågt at vatnet kokar (kavitasjon). Dersom eg hadde sett ei pumpe i det høgaste punktet, hadde også pumpa slutta å suga vatn.
Eg har altså funne kor høgt ei sugepumpe kan suga. Dersom ein skal pumpa høgare, må pumpa stå nede i det som skal pumpast opp.
Er det meir eg kan finna ut av? Eg leikar litt med Bernoulli og finn at det er ein maksfart for vatnet som kan koma ut av ein hevert. Farten er bestemt av høgda på heverten. Dess høgare opp dess mindre fart. Inntil maksimalfarten er nådd, er farten på vatnet bestemt av høgda mellom vassflata på inntaket og utløpet av slangen.
Som eg alt har sett med eigne auge, aukar farten når den vertikale avstanden vert større.
Figuren syner trykk (1 atm = 101,325 kPa) i høgda (pb) og farten til vatnet gjennom heverten når hc = 1 meter. Me ser at trykket vert 0 når pb er 10,33 meter, og at maksimal fart på vatnet gjennom heverten minkar når hb stig uavhengig av hc. Når maksimalfarten vert lågare enn det hc skulle tilseia, er det sjølvsagt maksimalfarten som rår.
Eg veit ikkje om du la merke til det, men eg skreiv «rådande teori». Me er så heldige at me enno ikkje heilt forstår korleis heverten verkar. Her er eit uløyst fysikkproblem du kan kasta deg over. Det vert nok ikkje nobelpris av det, men mykje åtgaum kan du rekna med. Kva er problemet med den rådande teorien? Nylege undersøkingar har vist at me ikkje treng utvendig trykk for å få heverten til å verka. Han fungerer aldeles utmerkt i vakuum òg.
Dei som har fått det til, forklarar hevertprinsippet med bindingskrefter mellom vassmolekyla og gravitasjonens verknad.
Så dukkar det opp en video på YouTube der kjemilærar Rob Becker viser at ein kan bruka hevertprinsippet også på kolsyregass. Der rauk teorien om bindingskrefter mellom molekyla. Gass har jo ingen slike krefter.
Vart me ferdig med hytta? Ja, ho kom opp, men me vart fort samde om å overlata arbeidet til fagfolk for husfredens skuld.
No, meir enn 30 år seinare, har eg tenkt å ta eit gjensyn med heverten. I fysikkforskinga vert det brukt fantasillionar på mørk materie og vakuumenergi. Eg har tenkt og forska saman med studentane på eit meir konkret uløyst problem i fysikken, nemleg heverten.
Kanskje horror vacui kjem på moten att?
Per Thorvaldsen
pth@hvl.no
Papiravisa