06 Irreversible Cartesian Diver

Aufgabenstellung

A simple Cartesian diver (e.g. an inverted test tube partially filled with water) is placed in a long vertical tube filled with water. Increasing the pressure in the tube forces the Cartesian diver to sink. When it reaches a certain depth, it never returns to the surface even if the pressure is changed back to its initial value. Investigate this phenomenon and how it depends on relevant parameters.

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Leitfragen

Theoretisch Vorüberlegungen

• Lese dir zunächst die Grundlagen des Kartesischen Tauchers an.
• Wie kann der Zusammenhang zwischen dem Druck und dem von Luft eingenommenen Volumen beschrieben werden?
• Mit welcher Gleichung kann beschrieben werden, ob der Taucher aufsteigt oder sinkt?
• Welche der darin enthaltenen Parameter verändern sich während des Experiments?

Experimentelle Herangehensweise

• Versuche mit einer Plastikflasche einen funktionierenden Kartesischen Taucher zu bauen.
• Wie hängt seine Funktionsweise mit dem eingeschlossenen Luftvolumen zusammen?
• Unterhalb welches experimentell bestimmten Luftvolumens sinkt der Taucher immer? Warum?
• Kannst du einen Taucher konstruieren, der nach dem Absinken nie mehr aufsteigt?
• Wie kann dieser Fall theoretisch erklärt werden?