Когда пузырьки разрывают тонкую пленку жидкости на поверхности, «колпачок пузыря», отделяющий пузырь от атмосферы, разрушается, и образовавшаяся открытая полость схлопывается. Это, в свою очередь, вызывает восходящую струю, которая при распаде выделяет несколько крошечных капелек.Во время заседания Отделения гидродинамики (DFD) Американского физического общества, 23-25 ноября 2014 г., в Сан-Франциско, Калифорния, Томас Сон и Элизабет Габаш, исследователи, работающие в CNRS. UPMC из Института Аламбера во Франции и их коллеги опишут сложную роль формы пузырька, капиллярных волн, силы тяжести и свойств жидкости в динамике лопнувшей пузырьки струи, которая является прелюдией к появлению аэрозолей, включая неожиданные результаты, которые должны помочь проложить путь к контролю над аэрозолями, лопающими пузырьки, и могут даже найти более новые применения, такие как тонкая настройка распространения аромата в шампанском или вине.
«Капли, лопающиеся пузырями, встречаются повсеместно в повседневной жизни и вызывают приятное ощущение шипения, когда вы наслаждаетесь бокалом игристого вина, шампанского или любой газированной воды», — сказал Сеон. «Но в большем масштабе они представляют собой морские аэрозоли или морской туман, который играет огромную роль в химическом обмене между океаном и атмосферой».В течение последних 60 лет, несмотря на то, что многочисленные лабораторные исследования документально подтвердили свойства лопнувших пузырьков капель, такие как их скорость выброса, максимальная высота или размер, исчерпывающая картина действующих механизмов все еще отсутствует. «В частности, последовательность жестоких событий, предшествующих образованию струи, и роль свойств жидкости остаются неуловимыми», — пояснил Сеон.
Итак, каковы именно основные лежащие в основе капиллярно-флюидные эффекты, исследованные Сеоном и его коллегами? Их работа основана на том, что происходит, когда пленка, отделяющая пузырь от атмосферы (поверхности), стекает и лопается, оставляя нестабильную открытую полость.
Эта полость имеет размер миллиметра, поэтому возвращающая сила, которая стремится вернуть это отверстие к плоскому равновесию, является капиллярным, а не гравитационным.«Капиллярные волны распространяются по этой полости», — отметил Сеон. «И схлопывающиеся волны порождают высокоскоростную вертикальную струю, которая выстреливает над свободной поверхностью.
Затем струя дробится на капли, образуя аэрозоль от одной до 10 капель».Сеон, Габаш и его коллеги продемонстрировали, что выброс капель зависит не только от геометрии пузырька, но и, что особенно важно, от свойств жидкости. «Мы характеризуем взаимосвязь между всеми этими параметрами», — сказал он. «Один из наиболее противоречивых результатов заключается в том, что пузырьки, лопнувшиеся в более вязких [более густых] жидкостях, производят более мелкие и быстрые капли».
Неожиданные результаты исследователей должны помочь проложить путь к контролю над аэрозолями, лопающими пузырьки, и могут даже найти более новые применения, такие как тонкая настройка диффузии аромата в шампанском или вине. «Слегка изменив вязкость шампанского, мы могли бы создать аромат, оптимизирующий диффузию аэрозолей», — отметил Сеон.
