Växt av ett bubbelmoln i CO 2-mättat vatten under mikrogravitation

Den diffusionsdrivna tillväxten av ett tätt moln av bubblor nedsänkt i en gasmättad vätska är ett problem som har tillämpats i flera moderna tekniker, t.ex. i mikroreaktorer med lösningsmedelsutbyte, nanoteknik eller tillverkning av skummaterial. Under jordens gravitationsförhållanden kan denna dynamik dock bara observeras under en mycket begränsad tid om molnet inte är fäst vid en yta, på grund av flytkraft, dvs. gravitationseffekter. Här presenterar vi experimentella observationer av tidsutvecklingen av täta bubbelmoln som växer i CO2-uppmättat vatten under mikrogravitationsförhållanden. Vi rapporterar att det finns tre regimer där bubbelmolnet uppvisar olika tillväxthastigheter. Vid korta tider växer varje bubbla oberoende av varandra enligt Epstein-Plesset-ekvationen. Senare börjar bubblorna interagera med varandra och deras tillväxthastighet minskar när de konkurrerar om tillgänglig koldioxid. När detta sker saktar tillväxten in. Detta inträffar tidigare ju djupare bubblan befinner sig i molnet. Slutligen, vid långa tider, fortsätter endast de bubblor som befinner sig på skalet att växa. Dessa regimer kan kvalitativt beskrivas av en matematisk modell där varje enskild bubbla växer i närvaro av en konstellation av punktmassesänkor. Trots att modellen endast är giltig för utspädda bubbelmoln stämmer dess förutsägelser överens med de experimentella observationerna, även om de bubbelmoln vi observerar är ganska täta.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.