Crecimiento de una nube de burbujas en agua saturada de CO 2 en condiciones de microgravedad

El crecimiento impulsado por la difusión de una nube densa de burbujas inmersa en un líquido supersaturado de gas es un problema que encuentra aplicaciones en varias tecnologías modernas, como los microrreactores de intercambio de disolventes, la nanotecnología o la fabricación de materiales espumosos. Sin embargo, en condiciones de gravedad terrestre, esta dinámica sólo puede observarse durante un tiempo muy limitado si la nube no está adherida a una superficie, debido a la acción de la flotabilidad, es decir, de los efectos de la gravedad. Aquí presentamos observaciones experimentales de la evolución temporal de nubes de burbujas densas que crecen en agua supersaturada de CO2 en condiciones de microgravedad. Informamos de la existencia de tres regímenes en los que la nube de burbujas exhibe diferentes tasas de crecimiento. A corto plazo, cada burbuja crece de forma independiente siguiendo la ecuación de Epstein-Plesset. Más adelante, las burbujas comienzan a interactuar entre sí y su tasa de crecimiento disminuye al competir por el CO2 disponible. Cuando esto ocurre, la tasa de crecimiento disminuye. Esto ocurre antes cuanto más profunda es la burbuja en la nube. Finalmente, a tiempos prolongados, sólo las burbujas que se encuentran en la cáscara continúan creciendo. Estos regímenes pueden describirse cualitativamente mediante un modelo matemático en el que cada burbuja individual crece en presencia de una constelación de sumideros de masa puntual. A pesar de que el modelo sólo es válido para nubes de burbujas diluidas, sus predicciones son consistentes con las observaciones experimentales, aunque las nubes de burbujas que observamos son bastante densas.

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