Wachstum einer Blasenwolke in CO 2 -gesättigtem Wasser unter Mikrogravitation

Das diffusionsgetriebene Wachstum einer dichten Blasenwolke, die in eine gasgesättigte Flüssigkeit eingetaucht ist, ist ein Problem, das in mehreren modernen Technologien Anwendung findet, z. B. in Lösungsmittelaustausch-Mikroreaktoren, in der Nanotechnologie oder bei der Herstellung von schaumigen Materialien. Unter den Schwerkraftbedingungen der Erde kann diese Dynamik jedoch nur für eine sehr begrenzte Zeit beobachtet werden, wenn die Wolke nicht an einer Oberfläche befestigt ist, was auf die Wirkung des Auftriebs, d. h. der Schwerkraft, zurückzuführen ist. Hier präsentieren wir experimentelle Beobachtungen der zeitlichen Entwicklung von dichten Blasenwolken, die in CO2-gesättigtem Wasser unter Mikrogravitationsbedingungen wachsen. Wir berichten über die Existenz von drei Regimen, in denen die Blasenwolke unterschiedliche Wachstumsraten aufweist. In der ersten Zeit wächst jede Blase unabhängig und folgt der Epstein-Plesset-Gleichung. Später beginnen die Blasen miteinander zu interagieren und ihre Wachstumsrate nimmt ab, da sie um das verfügbare CO2 konkurrieren. Wenn dies geschieht, verlangsamt sich die Wachstumsrate. Dies geschieht umso früher, je tiefer sich die Blase in der Wolke befindet. Schließlich wachsen nach langer Zeit nur noch die Blasen auf der Schale weiter. Diese Zustände können qualitativ durch ein mathematisches Modell beschrieben werden, bei dem jede einzelne Blase in Gegenwart einer Konstellation von punktförmigen Massesenken wächst. Obwohl das Modell nur für verdünnte Blasenwolken gilt, stimmen seine Vorhersagen mit den experimentellen Beobachtungen überein, auch wenn die von uns beobachteten Blasenwolken ziemlich dicht sind.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.