Luftblasen Behaving Badly
Seifenblasen, nicht nur für Kinder. Das bizarre Verhalten dieser skurrilen Kugeln trägt dazu bei, dass die Wissenschaftler die Physik der Flüssigkeiten, zu verstehen, die alles von den Bläschen in kohlensäurehaltigen Getränken, die Entlüftung von Gas aus tiefen ozeanischen Risse zu regieren.
Durch die Verwendung von High-Speed-Video, Wissenschaftler von der University of Chicago gefilmt Luft gepumpt durch eine Düse in Wasser getaucht. Die Aufnahmen mit 130.000 Frames pro zweite, offenbarten Luftblasen in scharfe Rucke statt kneifen sich allmählich aus der Düse auszubrechen. Und die Form der eingeklemmten Punkt war die geringste Veränderung zur Düse betroffen. [Video]
Diese Blase morphing für jeden Prozess berücksichtigt werden sollte, von denen abhängt, Bläschen, sagte der Wissenschaftler.
Im Notfall
Bis 2003 zerbrach die Wissenschaftler glaubten alle Flüssigkeiten, einschließlich Luft, in der gleichen Weise unabhängig davon, ob die Flüssigkeit eine kleine oder große Düse verlassen wurde, oder auch wie schnell es beendet. Es wurde gedacht, daß, wie Wasser tropft aus einem Wasserhahn, Tropfen und Bläschen bilden Kreisformen vor kneifen aus wie eine Träne auf den Kopf und in die Wanne fallen.
Wie ein Ballon aufgeblasen besteht eine Luftblase einer dehnbaren Haut umschließt eine Atemhöhle Kugel geformt. Durch die Übernahme einer Kreisform, umschließt eine Luftblase die maximale Menge an Luft in die minimale Menge an Speicherplatz – etwas viele Stadtbewohner verstehen können, wenn Sie versuchen, die Sachen in einem kleinen Studio zu stopfen. Der Motor dieses glatte Form: Oberflächenspannung, eine Eigenschaft, die die Oberfläche einer Flüssigkeit zu einer elastischen Haut verursacht. In diesem Fall ist eine Luftblase in einer dehnbaren Haut Wasser abgedichtet.
Oberflächenspannung |
Es kommt auf die chemische Zusammensetzung der einzelnen Wassermolekül – zwei Atomen Wasserstoff und einem Atom Sauerstoff (H2O). Ein Wassermolekül hat sechs baumelnde Elektronen teilen es mit benachbarten Molekülen, mit Wasser-Molekül Kumpels darüber und darunter Form Anleihen ermöglichen. Aber an der Oberfläche des Wassers, die Moleküle sind "Freunde", und haben keine Moleküle über ihnen mit dem binden. Stattdessen verbinden sie mit Molekülen neben ihnen eine extra starke Bindung zu bilden. Diese engen Verständnis schafft eine hautähnliche Oberfläche überall dort, wo Wasser Luft wie eine Luftblase trifft. |
"Oberflächenspannung Rundung Dinge außergewöhnlich gut", sagte Forscher Nathan Keim LiveScience.
Küche-lab
Im ersten Experiment verwendeten die Wissenschaftler eine Pumpe, langsam Luft durch eine perfekt zylindrische Düse weiterzuleiten, die in Wasser getaucht wurde. Wie erwartet, jede Blase gebildet eine Kugel vor dem Tauchen aus der Düse.
Als nächstes sie steigerte die Geschwindigkeit der Streaming-Luft, und die Bläschen bekam abgedreht. Ähnlich wie eine Band, riss die austretenden Luftblasen aus der Düse in scharfen Idioten.
"Es wäre fast wie Kunststoff oder Papier, etwas, das Sie reißen können. Wenn Sie es auseinander gezogen, würde nicht es auf einmal fangen. Es in seiner Breite reißen würde,"sagte Keim. Darüber hinaus die Bläschen nahm auf der Form des schiefen Sphären.
Verzogene Bläschen
Die Wissenschaftler vermuten, dass die Formänderung tritt auf, wenn eine kleine Fehlstellung in der Düse sich auf die spannende Luftblase prägt. Im ersten Experiment "war kein Problem überhaupt weil die Blase es geschafft, nur selbst begradigen. Das Problem mit diesem ist, dass es selbst heraus, glätten nicht", sagte Forscher Wendy Zhang, ein Physiker an der University of Chicago.
Sogar eine kleine Zehntel Grad Neigung der Düse beeinflusst die Blase Form. "Wir hatten keine Ahnung, dass Luftblasen empfindlich auf solche leicht geneigt waren," sagte Keim. Wenn Sie ein Bild hingen, wäre ein Zehntel eines Grades aus einen tollen Job, fügte er hinzu.
Seifenblasen und Unterwasser ist ein "Musterbeispiel" dieses unvollkommene Düse-Effekts. "Sie Mund ist nicht zylindrisch und es ist definitiv nicht eben," sagte er. Herauszufinden, diese Blase Formen wäre ein Albtraum für Physiker, hinzugefügt Keim.
Könnte diese Tischplatte Methoden für auszuhecken sternförmige und anderen exotischen Bläschen zu experimentieren? Das ist eine der Fragen, die die Wissenschaftler fordern. Aber bevor Sie mitgerissen, dauert sie einen noch genaueren Blick auf die abnormalen Bläschen, den Mechanismus der schiefe fahren besser zu verstehen.
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