Crescita di una nuvola di bolle in acqua satura di CO 2 in condizioni di microgravità

La crescita guidata dalla diffusione di una densa nuvola di bolle immersa in un liquido sovrasaturo di gas è un problema che trova applicazioni in diverse tecnologie moderne come i microreattori a scambio di solventi, le nanotecnologie o la fabbricazione di materiali schiumosi. Tuttavia, in condizioni di gravità terrestre, queste dinamiche possono essere osservate solo per un tempo molto limitato se la nuvola non è attaccata a una superficie, a causa dell’azione della galleggiabilità, cioè degli effetti della gravità. Qui, presentiamo osservazioni sperimentali dell’evoluzione temporale di dense nuvole di bolle che crescono in acqua sovrasatura di CO2 in condizioni di microgravità. Segnaliamo l’esistenza di tre regimi in cui la nuvola di bolle presenta diversi tassi di crescita. In tempi brevi, ogni bolla cresce indipendentemente seguendo l’equazione di Epstein-Plesset. Più tardi, le bolle iniziano a interagire tra loro e il loro tasso di crescita diminuisce mentre competono per la CO2 disponibile. Quando questo accade, il tasso di crescita rallenta. Questo avviene prima quanto più profonda è la bolla nella nuvola. Infine, in tempi lunghi, solo le bolle sul guscio continuano a crescere. Questi regimi possono essere qualitativamente descritti da un modello matematico in cui ogni singola bolla cresce in presenza di una costellazione di pozzi di massa puntuali. Nonostante il modello sia valido solo per nubi di bolle diluite, le sue previsioni sono coerenti con le osservazioni sperimentali, anche se le nubi di bolle che osserviamo sono piuttosto dense.

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