Kuplapilven kasvu CO 2:lla kyllästetyssä vedessä mikropainovoiman alaisena

Kaasulla kyllästettyyn nesteeseen upotetun tiheän kuplapilven diffuusiovetoinen kasvu on ongelma, jota sovelletaan useissa nykyaikaisissa tekniikoissa, kuten liuotinaineita vaihtavissa mikroreaktoreissa, nanoteknologiassa tai vaahtomuovisten materiaalien valmistuksessa. Maan painovoimaolosuhteissa tätä dynamiikkaa voidaan kuitenkin tarkkailla vain hyvin rajoitetun ajan, jos pilvi ei ole kiinnittynyt pintaan, mikä johtuu kelluvuudesta eli painovoiman vaikutuksesta. Tässä esitämme kokeellisia havaintoja CO2:lla kyllästetyssä vedessä kasvavien tiheiden kuplapilvien ajallisesta kehityksestä mikrogravitaatio-olosuhteissa. Raportoimme, että on olemassa kolme moodia, joissa kuplapilvellä on erilainen kasvunopeus. Lyhyinä aikoina kukin kupla kasvaa itsenäisesti Epstein-Plesset-yhtälön mukaisesti. Myöhemmin kuplat alkavat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, ja niiden kasvunopeus pienenee, kun ne kilpailevat käytettävissä olevasta hiilidioksidista. Kun näin tapahtuu, kasvunopeus hidastuu. Tämä tapahtuu sitä aikaisemmin, mitä syvemmällä kupla on pilvessä. Lopulta pitkään aikaan vain kuoressa olevat kuplat jatkavat kasvuaan. Näitä järjestelmiä voidaan kuvata laadullisesti matemaattisella mallilla, jossa kukin yksittäinen kupla kasvaa pistemäisten massanielujen muodostaman muodostelman läsnä ollessa. Vaikka malli pätee vain laimeille kuplapilville, sen ennusteet ovat yhdenmukaisia kokeellisten havaintojen kanssa, vaikka havaitsemamme kuplapilvet ovat melko tiheitä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.