Una antiburbuja es una gota de líquido rodeada por una fina película de gas , [1] en contraposición a una burbuja de gas , que es una esfera de gas rodeada por un líquido. Las antiburbujas se forman cuando el líquido cae o fluye turbulentamente hacia el mismo u otro líquido. Pueden rozar la superficie de un líquido como el agua, en cuyo caso también se denominan glóbulos de agua , o pueden sumergirse completamente en el líquido al que se dirigen.
Fondo
Las antiburbujas son un fenómeno común pero ampliamente desconocido , en parte debido a su parecido con las burbujas de aire, y en parte debido a su naturaleza típicamente transitoria o de corta duración. Con ciertas soluciones ( jabonosas ), se puede hacer que duren mucho más.
Se pueden crear antiburbujas dejando que un grifo gotee en un recipiente con agua al que se le haya agregado una o dos gotas de jabón. Al ser inherentemente inestables, son difíciles de formar. El jabón reduce la tensión superficial del agua y permite que la capa de aire que rodea la gota permanezca en su lugar durante más de una fracción de segundo.
Así como las pompas de jabón , con aire adentro y aire afuera, tienen flotabilidad negativa y tienden a hundirse hacia el suelo, las antibubburbujas, con agua adentro y aire afuera, tienen flotabilidad positiva y tienden a elevarse hacia la superficie del agua. Pero nuevamente, así como las burbujas de jabón se pueden llenar con un gas más ligero para darles flotabilidad positiva, las antiburbujas se pueden llenar con un líquido más pesado para darles flotabilidad negativa. Usar una pajita para beber para dejar caer gotas de solución de azúcar en agua jabonosa producirá antiburbujas que se hunden.
Las antiburbujas generalmente explotan cuando tocan el fondo o el costado del recipiente que contiene el líquido. Esto se puede prevenir vertiendo unas cucharaditas de azúcar en el agua con jabón y dándole un tiempo para que se disuelva (pero sin revolverla). Esto producirá una capa más densa de agua azucarada en el fondo del recipiente. Las antiburbujas hechas de una solución de azúcar se hundirán en el agua y descansarán sobre la capa más densa en la parte inferior. Los antiburbujas hechos de esta manera pueden durar varios minutos.
Las capas de una antiburbuja son agua, en la que se sumerge, aire y el agua atrapada en el aire.
Diferencias entre burbujas de aire y antiburbujas
El comportamiento de las burbujas de aire difiere del de las burbujas de aire en tres formas principales y proporciona un medio fácil de identificación:
- Las burbujas se mantienen en su lugar por la tensión superficial y se mueven rápidamente a través de la superficie del agua. También se puede ver que rebotan en otros objetos en el agua (como burbujas de aire) y en los lados de un recipiente de una manera similar a la de las bolas de billar.
- En circunstancias normales, los antibióticos son de corta duración. Una burbuja de aire con una piel de jabón puede durar varios minutos. Los antiburbujas a menudo tienen una vida útil de unos pocos segundos o menos; sin embargo, si se iguala el potencial eléctrico entre el fluido interno y externo, las antiburbujas pueden durar tanto como las burbujas de aire o más. Pueden producirse antiburbujas con una vida útil de al menos decenas de horas adsorbiendo partículas coloidales en las interfaces aire-agua de la antiburbuja.
- Los antiburbujas refractan la luz de manera diferente a las burbujas de aire. Debido a que son gotas de agua, la luz que entra en ellas se refracta hacia su fuente de la misma manera que se producen los arcoíris. Debido a esta refracción, las antiburbujas tienen un aspecto brillante.
Usos potenciales de las antiburbujas
Si se pueden estabilizar las burbujas, se pueden utilizar para formar una espuma de larga duración: antiespumante. Los posibles usos del antiespumante son como lubricante o el uso del antiespumante que impregna los pasajes delgados como filtro para el aire u otros gases.
Los mismos antiburbujas podrían utilizarse para procesos químicos como la eliminación de contaminantes de una chimenea. Reemplazar el aire en las carcasas antiburbujas con otro líquido podría usarse para un sistema de administración de fármacos creando una carcasa de polímero líquido alrededor de la droga. Endurecer el polímero con luz ultravioleta crearía una cápsula llena de fármaco.
Toda la vida
La vida útil de las antiburbujas superficiales se puede prolongar indefinidamente haciendo vibrar el agua debajo de ellas. [2] [3] Se denominan "burbujas andantes" y se utilizan como modelo del comportamiento de la mecánica cuántica . [4]
Referencias
- ^ Morioka, Shigeki; Wijngaarden, Leen van (6 de diciembre de 2012). Simposio de IUTAM sobre ondas en sistemas bifásicos de líquido / gas y líquido / vapor: Actas del Simposio de IUTAM celebrado en Kyoto, Japón, del 9 al 13 de mayo de 1994 . Springer Science & Business Media. ISBN 9789401100571.
- ^ Cabrera-García, Pablo; Zenit, Roberto (2012). "Gotas rebotando sobre una capa de fluido vibrante". arXiv : 1210.3538 [ física.flu-dyn ].
- ^ Gotas sobre gotas sobre gotas
- ^ Análogos cuánticos hidrodinámicos
- Dorbolo S, Caps H, Vandewalle N (2003). "Inestabilidades de fluidos en el nacimiento y muerte de antibióticos" . Nueva Revista de Física . 5 (22 de diciembre): 161. Bibcode : 2003NJPh .... 5..161D . doi : 10.1088 / 1367-2630 / 5/1/161 .
- Het Panhuis M, Hutzler S, Weaire D, Phelan R (1998). "Nuevas variaciones de los experimentos de película de jabón de Plateau I: Experimentos bajo drenaje forzado". Philosophical Revista B . 78 (1 de julio): 1–12. Código Bibliográfico : 1998PMagB..78 .... 1P . doi : 10.1080 / 014186398258320 .
- Kim PG, Stone HA (2008). "Dinámica de la formación de antiburbujas" . Cartas de Europhysics . 83 (5): 54001. Código Bibliográfico : 2008EL ..... 8354001K . doi : 10.1209 / 0295-5075 / 83/54001 .
- Postema M, de Jong N, Schmitz G, van Wamel A (2005). "Creación de antiburbujas con ultrasonido". Proc IEEE Ultrason Symp : 977–980.
- Tufaile A, Sartotelli JC (2002). "Dinámica de formación de burbujas y proyectiles de aire esféricos". Revisión E física . 66 (noviembre): 056204. Bibcode : 2002PhRvE..66e6204T . doi : 10.1103 / PhysRevE.66.056204 . PMID 12513583 .
- Weiss P (15 de mayo de 2004). "El auge de las antiburbujas". Noticias de ciencia . 165 (20): 311–312. doi : 10.2307 / 4015222 . JSTOR 4015222 .
- Poortinga A (20 de enero de 2011). "Antibalas de larga duración: antiburbujas estables mediante la estabilización de Pickering". Langmuir . 27 (6): 2138–2141. doi : 10.1021 / la1048419 . PMID 21250742 .
- Stong CL (abril de 1974). "El científico aficionado: Burbujas curiosas en las que un gas encierra un líquido en lugar de al revés". Scientific American . 230 (4): 116-120. doi : 10.1038 / scientificamerican0474-116 .
enlaces externos
- Antibubble.org
- chemistry-chemists.com