Rozrost chmury pęcherzyków w wodzie nasyconej CO 2 w warunkach mikrograwitacji

Napędzany dyfuzją wzrost gęstej chmury pęcherzyków zanurzonych w cieczy nasyconej gazem jest problemem, który znajduje zastosowanie w kilku nowoczesnych technologiach, takich jak mikroreaktory wymiany rozpuszczalników, nanotechnologia czy wytwarzanie materiałów pianotwórczych. Jednakże, w warunkach ziemskiej grawitacji, dynamika ta może być obserwowana tylko przez bardzo ograniczony czas, jeśli chmura nie jest przyległa do powierzchni, z powodu działania siły wyporu, czyli efektów grawitacyjnych. Tutaj przedstawiamy eksperymentalne obserwacje ewolucji czasowej gęstych chmur pęcherzykowych rosnących w wodzie przesyconej CO2 w warunkach mikrograwitacji. Stwierdzamy istnienie trzech reżimów, w których chmura pęcherzyków wykazuje różne tempo wzrostu. W krótkim czasie, każdy pęcherzyk rośnie niezależnie zgodnie z równaniem Epsteina-Plesseta. Później, pęcherzyki zaczynają oddziaływać ze sobą i ich tempo wzrostu maleje, ponieważ konkurują o dostępne CO2. Kiedy tak się dzieje, tempo wzrostu spada. Dzieje się to tym szybciej, im głębiej pęcherzyk znajduje się w chmurze. W końcu, w długich okresach czasu, tylko te pęcherzyki, które znajdują się na łusce kontynuują wzrost. Te reżimy mogą być jakościowo opisane przez model matematyczny, w którym każdy pojedynczy pęcherzyk rośnie w obecności konstelacji punktowych pochłaniaczy masy. Mimo, że model ten jest poprawny tylko dla rozcieńczonych chmur pęcherzyków, jego przewidywania są zgodne z obserwacjami eksperymentalnymi, nawet jeśli obserwowane przez nas chmury pęcherzyków są raczej gęste.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.