Jaká je fyzika za mýdlovou bublinou?

Bublina, i když stále existuje, je vyvážena třemi faktory:
1) Povrchové napětí mýdlové vody.
2) Vnitřní tlak aplikovaný vzduchem uvnitř bubliny na povrchu.
3) Atmosférický tlak.

Když je některý z nich nevyvážený, jedna síla je větší než ostatní a to způsobí, že bublina vyskočí.

Pokud mluvíte o tom, proč prasknou v praxi? Povrch bubliny je vyroben z mýdlové vody. Mýdlo je lehčí než voda, takže když vytvoříte bublinu, voda se přitáhne ke spodní části bubliny – tlačí mýdlo nahoru – kvůli gravitaci. Povrchové napětí vody je vyšší než napětí mýdla, takže horní část bubliny je stále slabší, protože více mýdla je koncentrováno nahoře. Vnitřní tlak bude brzy stačit na rozbití bubliny, což způsobí její prasknutí.

Dalším důvodem je, že se voda odpaří a zanechá ji koncentrovanější roztok mýdla, které – jak bylo uvedeno výše – má nižší povrchové napětí.

Bublina se vždy chová na principech „Dynamika bublin“. Řídí se Rayleigh-Plessetovou rovnicí . Jak uvádí @mikhailcazi;

Bublina, i když stále existuje, je vyvážena třemi faktory:

1) Povrchové napětí mýdlové vody.

2) Vnitřní tlak aplikovaný vzduchem uvnitř bubliny na povrch.

3) Atmosférický tlak.

3 tlaky jsou nedílnou součástí chování bubliny. Bublina přesto nevyskočí okamžitě, když se zvýší vnitřní tlaky ( Brennen to vysvětluje výborně). Existují jevy, jako je růst bublin a jejich kolaps. Možná podívejte se na to, pokud studujete mýdlovou bublinu podrobně a chcete pro to samé použít Lagrangeův přístup. Některé předpoklady pro Rayleigh-Plessetovu rovnici, které si musíte pamatovat:

1. Bubble Předpokládá se, že je sférický po celou dobu jeho životnosti.
2. Přenos hmoty stěnou bubliny se považuje za zanedbatelný, existuje mnoho dalších o přenosu tepla, ale ty postačí pro jednoduchý případ mýdlové bubliny, který potřebujete.

A abych odpověděl na vaši otázku;

K jakému dynamickému procesu kapaliny dochází během praskání mýdlové bubliny?

V podstatě se jedná o tlakové změny, ke kterým dochází uvnitř bubliny v důsledku vnějších (okolních) tlakových změn. Síla povrchového napětí se upravuje změnou poloměru, ke které dochází v důsledku expanze / kontrakce bubliny; a vyrovnává tlaky, dokud film mýdla nebude příliš tenký.

Komentáře

• Dobrá odpověď. Jen malý komentář: bublina se ' vždy nechová podle Rayleigh-Plessetovy rovnice. Udělá to pouze tehdy, pokud bude platit hlavní předpoklad této rovnice, což je v případě, že bublina bude sférická. U malých, neomezených bublin je to spravedlivý předpoklad, ale u větších bublin nebo v případě blízkých zdí se rozpadne.
• @Michiel; ano, musel jsem ' zapomenout přidat velmi důležitý předpoklad do Rayleigh-Plessetovy rovnice. Přidám je také.

Otázka číslo 1: Mýdlová bublina je černá, když praskne, proč?

Odpověď: Když praskne mýdlová bublina, vypadá to černě kvůli ničivému rušení. Když bublina praskne,

1. její tloušťka se stane zanedbatelnou, tj. Tloušťka ≈ 0, a
2. podmínka pro destruktivní interference je splněna. $$ 2nt = m \ lambda, \ tag1 $$ Kde $ n $ je index lomu vody, $ m $ je řád tmavého třásně, $ \ lambda $ je vlnová délka použitého světla a $ t $ je tloušťka fólií. Když tedy $ t = 0 $ a $ m = 0 $, dostaneme tmavé řádky prvního řádu kvůli destruktivní interferenci. Mýdlová bublina se proto chová jako tenký film, a když praskne, vypadá černě kvůli ničivému rušení.

Komentáře

• Toto je začátek odpovědi, ale je žalostně neúplný.

Pokud se podíváte na Slow-Motion, zjistíte, že praskání mýdlové bubliny je druh řetězové reakce bych hádal, že bublinový systém nemusí být schopen dosáhnout stavu nižší energie uvolněním energie do prostředí. Výsledkem reakce je tedy malé uvolnění energie, ale uvolnění místa pro další uvolňování energie jako řetězový proces. pak se bublinový systém obvykle zhroutí.