Question

Почему мячик спасает сосуд с водой на морозе от разрушения?

Известно, что наполненный водой и выставленный на мороз закрытый сосуд лопается, даже если сделан из самой прочной стали. Но закрытая стеклянная банка с водой не лопнет на морозе, если в воду поместить маленький резиновый мячик. Почему?

Answer 1

При замерзании лед расширяется, а если в сосуд с водой поместить мячик ( в уличный фонтан мы кидаем пластмассовые бутылки с камешками на дне), то при замерзании основное давление на себя примет мячик. Воздух в нем сожмется, но так как резина более пластична, чем стекло ( в нашем случае облицовка фонтана), то деформироваться будет она, а не стекло. Как на языке физики это объяснить, не знаю

Answer 2

Закон физики. Как известно, вода, при переходе в твердое состояние, увеличивается в объеме. Кстати,это происходит только с водой - все остальные вещества затвердевая уменьшаются. Так вот, лед, увеличиваясь в объеме, в конце концов, разрывает любой сосуд, но в случае с мячиком давление частично пойдет на его сжатие, поскольку сферу с воздухом сдавить легче. Соответственно давление на стенки сосуда снизится.

Кстати, тот же эффект даст и деревяшка помещенная в сосуд - сжатие дерева снизит давление на стенки.

Answer 3

Тут уже написали про расширение воды. Хочу добавить, что объем льда примерно на 10% превышает объем исходной воды, это нужно учитывать при выборе "мячика" - слишком маленький делу не поможет. Кстати, это не обязательно должен быть пустотелый объект, прекрасно "работает" и обычная древесина. Например, на даче для предотвращения разрыва кубовой емкости оказывается достаточно кинуть в воду пару чурбаков килограммов по 10-15.

И ещё одно практическое наблюдение: если железный сосуд открыт сверху, то часть льда будет вспучиваться, уменьшая давление на стенки. Сварную конструкцию это не спасет, а вот полусферический бак из нержавейки (бывший автоклав с фабрики-кухни) выдерживает замерзание в нем воды без всяких для себя последствий, что многократно проверено лично.