Je to zvláštní, ale vytahování nohy z holínky je ve své podstatě děj, který si můžeme názorně vysvětlit na obyčejné injekční stříkačce.

Nejprve píst stříkačky zasuneme až ke dnu. Pak palcem ucpeme otvor pro připojení jehly. Když nyní zatáhneme za píst, vytvoříme v uvolněném objemu stříkačky vakuum. To se projeví tím, že když píst pustíme, tak sjede zpět ke dnu. Píst je ke dnu stříkačky dotlačen atmosférickým tlakem, který na něj působí z opačné strany, která je otevřená do atmosféry. Známe-li plochu pístu a atmosférický tlak, můžeme spočítat sílu, kterou bude atmosféra na píst tlačit.

Voda v holínce

Výše popsaný děj odpovídá suché holínce. Když se nám podaří do holínky nabrat vodu, musíme náš experiment upravit. Nejprve do stříkačky nasajeme trochu vody. Pak ji otočíme pístem dolů a pohybujeme jím tak, aby hladina vody dosáhla otvoru pro připojení jehly, který opět ucpeme palcem.

Když nyní za píst zatáhneme, vzniklý prostor pod pístem nebude vakuum, jelikož se do uvolněného prostoru vypaří část vody jako vodní pára (termodynamika diktuje, že v takové situaci musí dojít k ustanovení rovnováhy mezi kapalnou a parní fází). Molekuly vodní páry budou narážet na píst stříkačky, čemuž říkáme tlak nasycených par.

Když nyní pustíme píst, bude ho atmosférický tlak tlačit zpět k hladině vody, ale v tomto případě nikoliv proti nulovému tlaku vakua, ale proti tlaku nasycených vodních par. Uvolněný píst proto vyskočí zpět s menší intenzitou, jelikož síla na něj působící bude menší, protože rozdíl tlaků na obou stranách pístu je menší.

Jinými slovy jsme ve stříkačce naplněné vodou vytvořili menší podtlak než v prázdné stříkačce (jako podtlak označujeme tlak, který je menší, než je tlak atmosférický).

Je větší podtlak v suché, nebo mokré holínce?

Z výše popsaného experimentu bychom mohli usoudit, že se nám bude hůře vyzouvat suchá holínka, jelikož při vyzouvání chodidla (to hraje roli pístu) bude vznikat větší podtlak v holínce. Ale skutečnost je o něco složitější.

Holínky na rozdíl od stříkačky netěsní okolo nohy dokonale. To vede k tomu, že kolem lýtka vznikají malé skulinky, kudy může voda nebo vzduch téct, a proto bude vakuum pod nohou kompenzováno přitékajícím vzduchem nebo vodou. Vzduch je na rozdíl od kapalin dobře stlačitelný a také méně viskozní neboli dobře teče, proto bude snadno pronikat skulinkami pod chodidlo, a tak kompenzovat vznikající podtlak (vakuum) rychleji než voda. My tak máme pocit, že v mokré holínce vzniká větší podtlak, přestože je tomu přesně naopak, jak si ukážeme výpočtem.

Výpočet podtlaku

Pokud nás zajímá číselná hodnota podtlaku, který může čistě teoreticky v holínce při vyzouvání vzniknout, můžeme vyjít ze stříkačkového experimentu, který ukazuje obrázek níže, a pak předpokládat, že u vyzouvání holínky je jediný rozdíl v ploše pístu-chodidla.

Výpočet provedeme tak, že si nejprve spočítáme plochu pístu, poté vypočítáme sílu, která na píst působí, a nakonec tuto sílu převedeme na odpovídající hmotnost, což je jednodušší si představit. Celý výpočet není složitý a ukazuje, že v ideálním případě (zanedbáváme opravdu mnoho vlivů, které v realitě hrají určitou roli) je rozdíl mezi suchou a mokrou holínkou malý, v řádu několika procent.