Quelle est la physique derrière une bulle de savon?

Une bulle, tant quelle existe encore, est équilibrée par trois facteurs:
1) Tension de surface de leau savonneuse.
2) Pression interne appliquée par lair à lintérieur de la bulle sur la surface.
3) Pression atmosphérique.

Quand lun de ces éléments est déséquilibré, une force est plus grande que les autres et cela fait éclater la bulle.

Si vous parlez de pourquoi ils éclatent en pratique? Eh bien, la surface de la bulle est faite deau savonneuse. Le savon est plus léger que leau, donc lorsque vous créez une bulle, leau est tirée vers le bas de la bulle – poussant le savon vers le haut – en raison de la gravité. La tension superficielle de leau est plus élevée que celle du savon, de sorte que la partie supérieure de la bulle saffaiblit à mesure que plus de savon est concentré en haut. Bientôt, la pression interne sera suffisante pour briser la bulle, la faisant éclater.

Une autre raison est que leau sévapore, la laissant avec une solution de savon plus concentrée qui – comme mentionné ci-dessus – a une tension superficielle plus faible.

Une bulle se comporte toujours selon les principes de la « Dynamique des bulles ». Celles-ci sont régies par l équation de Rayleigh-Plesset . Comme indiqué par @mikhailcazi;

Une bulle, tant quelle existe encore, est équilibrée par trois facteurs:

1) Tension de surface de leau savonneuse.

2) Pression interne appliquée par lair à lintérieur de la bulle à la surface.

3) Pression atmosphérique.

les 3 pressions font partie intégrante du comportement de la bulle. Pourtant, la bulle n’éclate pas immédiatement lorsque les pressions internes augmentent ( Brennen l’explique parfaitement). Il existe également des phénomènes tels que la croissance et l’effondrement des bulles. Vous pourriez examinez-le si vous étudiez la bulle de savon en détail et souhaitez utiliser lapproche lagrangienne pour la même chose. Quelques hypothèses pour léquation de Rayleigh-Plesset dont vous devez vous souvenir:

1. Bulle est supposé être sphérique tout au long de sa vie
2. Le transfert de masse à travers la paroi de la bulle est supposé être négligeable, il y en a beaucoup dautres sur le transfert de chaleur, mais ceux-ci suffiront pour le simple cas de bulles de savon dont vous avez besoin.

Et pour répondre à votre question;

Quel processus dynamique fluide se produit lors de léclatement dune bulle de savon?

Il sagit essentiellement des variations de pression qui se produisent à lintérieur de la bulle en raison des variations de pression externe (ambiante). La force de tension superficielle sajuste par le changement de rayon qui se produit en raison de lexpansion / contraction de la bulle; et équilibre les pressions jusquà ce que le film de savon devienne trop fin.

Commentaires

• Bonne réponse. Juste un petit commentaire: une bulle ' ne se comporte pas toujours selon léquation de Rayleigh-Plesset. Il ne le fera que si lhypothèse principale de cette équation se vérifie, cest-à-dire dans le cas où la bulle est sphérique. Pour les petites bulles non confinées, cest une hypothèse juste, mais pour les bulles plus grosses ou dans le cas de murs proches, elle seffondrera.
• @Michiel; oui, je dois ' avoir oublié dajouter lhypothèse très importante dans leqaution Rayleigh-Plesset. Je vais aussi les ajouter.

Question numéro 1: Une bulle de savon est noire lorsquelle éclate, Pourquoi?

Réponse: Quand une bulle de savon éclate, elle semble noire en raison dinterférences destructrices. Lorsquune bulle éclate,

1. Son épaisseur devient négligeable, cest-à-dire lépaisseur ≈ 0, et
2. La condition dinterférence destructive est satisfaite. $$ 2nt = m \ lambda, \ tag1 $$ Où $ n $ est lindice de réfraction de leau, $ m $ est lordre dune frange sombre, $ \ lambda $ est la longueur donde de la lumière utilisée et $ t $ est la épaisseur des films. Ainsi, lorsque $ t = 0 $ et $ m = 0 $, nous obtenons la frange sombre du premier ordre due à une interférence destructive. Par conséquent, une bulle de savon se comporte comme un film mince et lorsquelle éclate, elle paraît noire en raison dinterférences destructrices.

Commentaires

• Ceci est le début dune réponse, mais malheureusement incomplète.

Si vous regardez au ralenti, vous constaterez que léclatement dune bulle de savon est une sorte de réaction en chaîne, je suppose que le système à bulles peut ne pas être en mesure datteindre un état dénergie plus faible en libérant de lénergie dans lenvironnement. donc une réaction se traduit par une petite libération dénergie mais cédant la place à plus de rejets dénergie en tant que processus en chaîne. alors le système de bulles seffondrera généralement.