Lý ống hút không hiệu quả ở độ cao lớn

[june04]

Hút là kết quả của sự chênh lệch áp suất, ống hút phụ thuộc vào áp suất khí quyển nên hoạt động kém hiệu quả ở độ cao lớn.


Ống hút hoạt động phụ thuộc vào áp suất khí quyển. Ảnh: IFL Science

Ống hút là vật dụng phổ biến và có vẻ dễ sử dụng, chỉ cần hút từ một đầu, chất lỏng sẽ chảy đến. Nhưng thực tế, cách hoạt động của ống hút phức tạp hơn nhiều người tưởng. Ví dụ, không phải ai cũng biết rằng ống hút khó sử dụng hơn ở độ cao lớn và không thể dùng trong môi trường chân không.

Đầu tiên, hút thực chất là kết quả của sự chênh lệch áp suất khiến chất lỏng, chất khí và chất rắn di chuyển từ khu vực này sang khu vực khác. Hút, giống như lực ly tâm, không phải một lực thực sự.

Khi ngậm ống và cố gắng hút, người dùng tạo ra một đường ống kín từ miệng đến đồ uống, ngăn cách với bên ngoài. Tiếp theo, người dùng cần giảm áp suất trong miệng bằng cách tăng thể tích bên trong. Họ làm điều này một cách vô thức bằng cách hạ thấp lưỡi hoặc rút về phía sau trong miệng.

Điều này tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa bên trong miệng và môi trường bên ngoài, với áp suất trong miệng thấp hơn. Ở bên ngoài, áp suất khí quyển đè lên đồ uống và với độ cao tương đương mực nước biển, áp suất khí quyển đạt khoảng 101 kilopascal. Áp suất trong ống hút thấp hơn, do đó, chất lỏng được đẩy lên theo ống hút và tiến vào trong miệng - cũng là môi trường có áp suất thấp.

Vì ống hút phụ thuộc vào áp suất khí quyển, chúng hoạt động kém hiệu quả ở độ cao lớn. Có ít áp suất đè lên đồ uống hơn nên lực đẩy chất lỏng lên miệng cũng nhỏ hơn. Điều này đồng nghĩa, ở ngoài môi trường chân không, ống hút sẽ không hoạt động vì không có áp suất tác động lên đồ uống để đẩy chất lỏng vào miệng.

Ở độ cao tương đương mực nước biển, giới hạn độ cao mà chất lỏng dâng lên qua ống hút là khoảng 10 m. Điều này đồng nghĩa, ngay cả khi tạo ra môi trường chân không hoàn hảo bên trong ống hút, áp suất bên ngoài ở độ cao mực nước biển cũng chỉ đủ để đẩy nước lên cao tối đa 10 m. Nếu sử dụng ống hút cao 15 m, nước cũng không thể dâng cao quá mức đó.