Öntvényekben gyakran találhatók apró légbuborékok. Milyen e buborékok nyomása a normál légnyomáshoz képest, ha az öntőműhelyben az öntéskor normál légnyomás uralkodott?
A) A buborékok nyomása kisebb, mint a normál légnyomás.
B) A buborékok nyomása ugyanakkora, mint a normál légnyomás.
C) A buborékok nyomása nagyobb, mint a normál légnyomás.
A) A buborékok nyomása kisebb, mint a normál légnyomás.
B) A buborékok nyomása ugyanakkora, mint a normál légnyomás.
C) A buborékok nyomása nagyobb, mint a normál légnyomás.
A légbuborék a fémbe akkor kerül, amikor az még olvadt állapotú, vagyis igen forró, sok száz Celsius fokos hőmérsékletű. A buborék bezáródását követően számos effektus van hatással a buborék nyomására:
- a bezárt forró levegő lehűl, ez csökkenti a boburék levegőjének nyomását
- a buborék, mint üreg a hűléstől összehúzódik, térfogata csökken, ez növeli a buborékba zárt levegő nyomását
- a buborék gázmolekulái oldódhatnak a fémben, ez csökkenti a buborék levegőjének nyomását
Ezek közül az első effektus a legnagyobb, mert a fémek olvadása sok száz °C-on történik, így a lehűléskor a hőmérséklet kelvinben mérve néhányszorosan csökken, vagyis a nyomás is néhányszor kisebb lesz. A másik két effektus ezzel szemben ezrelékes vagy százalékos korrekciót ad csupán, hiszen például a fémek térfogati hőtágulási együtthatója nagyságrendileg
\[\beta\approx 10^{-4}\ \frac{1}{^\circ \mathrm{C}\ }\]
azaz még ezer fokos lehűléstől is csak nagyságrendileg 10%-kal változik az üreg térfogata.