Una volta innescato, un sifone non richiede apporto di energia per mantenere il flusso del liquido. E questo è un paradosso: qual è la sorgente di energia per travasare il liquido?
La risposta può trovarsi con un modello meccanico consistente nell'immaginare un lungo treno snodato e privo di attriti che si estende da una pianura, raggiunge una collina e da questa scende in una valle sotto la pianura. Se una parte del treno prevale in lunghezza nella valle sotto la pianura, è intuitivo che la parte del treno che scivola nella valle può trascinare, anche senza la forza motrice, il resto del convoglio sulla collina e da qui giù nella valle. I vagoni sono collegati tra loro tramite ganci di trazione; così, la cosa non evidente è che cosa tiene insieme i "vagoni" quando il "treno" in realtà è un liquido contenuto in un tubo. Ebbene, in questa analogia, sono la pressione atmosferica e le interazioni molecolari che tengono insieme il treno d'acqua. Quando le interazioni molecolari vengono a mancare, per esempio - come già anticipato - a causa della formazione di bolle di cavitazione, il flusso del liquido si interrompe.
Dunque, il sifone funziona a spese dell'energia potenziale gravitazionale in quanto il punto di fuoriuscita è più basso del serbatoio ed il flusso di liquido che fuoriesce genera nel tubo il vuoto parziale necessario per risucchiare il liquido dal serbatoio.
L'altezza massima del punto intermedio (la cresta) è limitata dalla pressione atmosferica (che assicura la necessaria coesione) e dalla densità del liquido. Al punto massimo del sifone, la gravità tende a trascinare il liquido giù in entrambi i sensi, generando un vuoto parziale. La pressione atmosferica sulla superficie del serbatoio più alto è trasmessa attraverso il liquido nel serbatoio e si propaga nel tubo del sifone. Quando la pressione esercitata dal peso dell'altezza della colonna di liquido contenuta nei due bracci eguaglia la pressione atmosferica, si realizza un vuoto parziale e l'effetto del sifone è concluso. Per l'acqua a pressione ordinaria, l'altezza massima è approssimativamente 10 m ; per il mercurio è di 76 centimetri.
Marcello Guidotti, copyright 2011 (www.galenotech.org)
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