A szappanbuborék egy rendkívül vékony szappanos vízréteg, amely levegőt zár be, és üreges gömb irizáló felülettel.
Milyen folyadékdinamikai folyamat zajlik le egy szappanbuborék felbukkanása során?
Megjegyzések
- Nagyon lassított videók (áttört) buborékokról: egy és kettő .
Válasz
A buborékot, bár még mindig létezik, három tényező egyensúlyozza:
1) A szappanos víz felületi feszültsége.
2) Belső nyomás , amelyet a buborék belsejében lévő levegő fejt ki a felületen.
3) Légköri nyomás.
Ha ezek bármelyike kiegyensúlyozatlan, akkor az egyik erő nagyobb, mint a többi, és ez a buborék felpattanását idézi elő.
Ha arról beszélsz, miért robbannak ki a gyakorlatban? Nos, a buborék felülete szappanos vízből készül. A szappan könnyebb, mint a víz, így amikor buborékot hoz létre, a gravitáció miatt a vizet a buborék feneke felé húzzák – a szappant felfelé tolva. A víz felületi feszültsége nagyobb, mint a szappané, így a buborék felső része egyre gyengül, mivel több szappan koncentrálódik a tetején. Hamarosan a belső nyomás elegendő lesz a buborék feltöréséhez, és ennek következtében felrobban.
A másik ok az, hogy a víz elpárolog, és koncentráltabb szappanoldatot hagy maga után, amely – mint fent említettük – alacsonyabb felületi feszültség.
Válasz
Egy buborék mindig a “Buborékdinamika” elvei szerint viselkedik. Ezeket a Rayleigh-Plesset egyenlet szabályozza. Amint azt @mikhailcazi vázolta;
A buborékot, bár még mindig létezik, három tényező egyensúlyozza ki:
1) Felületi feszültség szappanos víz.
2) A buborék belsejében lévő levegő által a felületen kifejtett belső nyomás.
3) Légköri nyomás.
a 3 nyomás szerves része a buborék viselkedésének. Mégis, a buborék nem azonnal felbukkan, amikor a belső nyomás nő ( Brennen ezt kiválóan megmagyarázza). Vannak olyan jelenségek, mint a buborék növekedése és összeomlása. vizsgálja meg, hogy ha részletesen tanulmányozza a szappanbuborékot, és ugyanerre a Lagrangian-megközelítést szeretné használni. Néhány feltételezés a Rayleigh-Plesset-egyenlethez, amelyekre emlékeznie kell:
- buborék feltételezzük, hogy egész életében gömb alakú.
- A buborékfalon keresztül történő tömegátadást elhanyagolhatónak tekintik, sokan mások a hőátadásról, de ezek elegendőek lesznek a szükséges egyszerű szappanbuborékos tokhoz.
És válaszoljon a kérdésére;
Milyen folyadékdinamikai folyamat zajlik le egy szappanbuborék felbukkanása során?
Alapvetően a buborékban a nyomásváltozások következnek be a külső (környezeti) nyomásváltozások miatt. A felületi feszültség erő beállítja a sugár változásával, amely a buborék kitágulása / összehúzódása miatt következik be; és kiegyenlíti a nyomást, amíg a szappanfilm túl vékony lesz.
Megjegyzések
- Jó válasz. Csak egy kis megjegyzés: egy buborék nem ' nem mindig a Rayleigh-Plesset egyenlet szerint viselkedik. Csak akkor fogja ezt megtenni, ha ennek az egyenletnek a fő feltételezése érvényes, amely abban az esetben áll fenn, ha a buborék gömb alakú. A kicsi, nem zárt buborékok esetében ez igazságos feltételezés, de nagyobb buborékok esetén vagy a közeli falak esetén lebomlik.
- @Michiel; igen, ' el kell felejtenem a nagyon fontos feltételezést a Rayleigh-Plesset egyenértékűségbe beilleszteni. Ezeket én is hozzáfűzöm.
Válasz
1. kérdés: A szappanbuborék fekete, amikor felszakad, miért?
Válasz: Amikor egy szappanbuborék felreped, a pusztító interferencia miatt feketének tűnik. Amikor egy buborék felszakad,
- vastagsága elhanyagolhatóvá válik, vagyis vastagsága ≈ 0, és
- a romboló interferencia feltétele teljesül. $$ 2nt = m \ lambda, \ tag1 $$ Ahol $ n $ a víz törésmutatója, $ m $ egy sötét perem nagyságrendje, $ \ lambda $ a felhasznált fény hullámhossza és $ t $ a a filmek vastagsága. Így amikor $ t = 0 $ és $ m = 0 $, akkor a destruktív interferencia miatt az első rendű sötét peremet kapjuk. Ezért egy szappanbuborék vékony filmként viselkedik, és amikor felreped, a pusztító interferencia miatt feketének tűnik.
Megjegyzések
- Ez a válasz kezdete, de sajnálatos módon hiányos.
Válasz
Ha lassú mozgásra tekint, akkor a szappanbuborék felpattanása egyfajta feltételezem, hogy a buborékrendszer nem képes alacsonyabb energiaállapotot elérni azáltal, hogy energiát enged a környezetbe. így egy reakció kicsi energiakibocsátást eredményez, de láncfolyamatként több energiakibocsátást tesz lehetővé. akkor a buborék rendszer általában összeomlik.