Crescimento de uma nuvem de bolha em água saturada de CO 2 sob microgravura

O crescimento de uma nuvem densa de bolhas imersas em um líquido gas-supersaturado é um problema que encontra aplicações em várias tecnologias modernas, tais como micro-reactores de troca de solventes, nanotecnologia ou a fabricação de materiais espumosos. No entanto, sob as condições de gravidade da Terra, estas dinâmicas só podem ser observadas por um tempo muito limitado se a nuvem não estiver ligada a uma superfície, devido à acção da flutuabilidade, ou seja, dos efeitos da gravidade. Apresentamos aqui observações experimentais da evolução temporal de nuvens de bolhas densas que crescem em água sob condições de microgravidade CO2-supersaturada. Relatamos a existência de três regimes em que a nuvem de bolha apresenta diferentes taxas de crescimento. Em tempos curtos, cada bolha cresce independentemente seguindo a equação de Epstein-Plesset. Mais tarde, as bolhas começam a interagir umas com as outras e a sua taxa de crescimento diminui à medida que competem pelo CO2 disponível. Quando isso acontece, a taxa de crescimento abranda. Isto ocorre mais cedo quanto mais profunda a bolha está na nuvem. Finalmente, em tempos prolongados, apenas aquelas bolhas na casca continuam a crescer. Estes regimes podem ser descritos qualitativamente por um modelo matemático onde cada bolha individual cresce na presença de uma constelação de afundamentos de massa pontual. Apesar de o modelo ser válido apenas para nuvens de bolhas diluídas, suas previsões são consistentes com as observações experimentais, mesmo que as nuvens de bolhas que observamos sejam bastante densas.

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