П яната с дълготрайни мехурчета, се образува лесно в солената, морска вода, която съдържа много разтворени йони, но не така лесно се образува в сладководни реки или езера.

Въздушните мехурчета, образувани в чиста вода, лесно се сливат с нея. Но мехурчетата изчезват много по-бавно в морската вода или в други течности, съдържащи разтворени примеси, поради което такива течности често генерират трайна пяна. Екип от инженери вярва, че са успели да идентифицират основната причина за този феномен - фини сили, създадени от електролити, подвижни йони, образувани, когато веществата се разтварят в течности. При сблъсък между две мехурчета тези сили значително намаляват скоростта, с която течността, разделяща мехурчетата, може да изтече. Това обяснява защо пяната се появява толкова лесно в солена морска вода и може да й бъдат намерени полезни приложения в много индустрии.

Разтворите с високи концентрации на електролити често произвеждат устойчива пяни, така че изследователите от десетилетия подозират, че разтворените електролити по някакъв начин забавят сливането на мехурчета. „Ефектът обаче си остава мистерия и много теории дори предполагат, че електролитите би трябвало да ускоряват сливането на мехурчета“, казва машинният инженер Бо Лиу от Университета на Алберта в Канада.

Лиу и колегите му предприели серия експерименти, за да разберат как наличието на електролити влияе върху сливането на мехурчета. Те потопили края на стъклена капилярна тръба в течност и се образувало въздушно мехурче на върха. След това накарали мехурчето да се спусне надолу със скорост от 3 mm/s, докато се слее с друго мехурче отдолу, което било прикрепено към повърхността на силициев диоксид. Използвайки интерферометрия, екипът успял да измери дебелината на течния филм, разделящ мехурчетата с нанометрова точност и да наблюдава как тази дебелина намалява до нула.

В чиста вода мехурчетата действат като твърди сфери - приближават се без да променят формата си и при контакт се сливат. При мехурчетата в различни електролитни разтвори обаче се наблюдава поразително различен, двуетапен процес на сливане. Отначало повърхностите им се сближили, както в чиста вода. Но след като дебелината на разделящия фил намаляла до приблизително 40 нанометра (nm), „водещите ръбове“ на приближаващите се повърхности се сплескали, сякаш имало някаква отблъскваща сила. Това сплескване забавило сливането на мехурчетата с от 2 до 14 милисекунди, според експериментите проведени със селекция електролити и мехурчета с различни размери.

Тези експерименти са първите, които толкова ясно показват, че наличието на електролити забавя сливането на мехурчетата в последния етап, когато течният филм между тях става много тънък“, казва Лиу. Но теоретичното обяснение на ефекта се оказа по-трудно. Работейки с различни специалисти, един от членовете на екипа Роджерио Маника, също от Университета на Алберта, прекарал години в изучаване на сливането на мехурчета и по-специално на физиката, влияеща върху това как тънкият течен филм може да се оттича. Въпреки това, казва той, „нищо от онова, с което разполагахме не можеше да обясни наблюдаваните експериментални данни“.

При изучаване на резултатите от други експерименти обаче, Лиу, Маника и техните колеги забелязали значителни разлики в измерванията на повърхностното напрежение в няколко електролитни разтвора в сравнение с това на чистата вода. „Тези наблюдения ни насърчиха да разработим подробен математически модел на транспортирането на електролити в тънкия филм между сливащи се мехурчета. Използвайки уравнения за динамика на флуидите, успяхме да опишем как потокът от електролити трябва да повлияе на повърхностното напрежение във филма“, каза Маника.

Изследователите установили, че когато дебелината на филма спадне до 30-50 нанометра, има разлика в концентрацията на електролита между филма и останалата част от течността. Тази разлика генерира малък градиент на повърхностното напрежение и свързаната сила, която забавя изходящия поток на течност от филма.

При симулации на уравненията за транспортиране на електролитите, изследователите установили, че този ефект забавя дренажа на филма достатъчно дълго, за да забави и самото разкъсване на филма - и окончателното сливане на мехурчета - в точно съответствие с експериментите. „Накратко, електролитите значително забавят сливането на мехурчетата, като удължават живота на тънкия течен филм“, каза Лиу.

Това обяснява защо белите, пенести вълни се образуват толкова лесно в океаните и моретата, които съдържат много електролити, но са по-рядко срещани в сладководните реки и езера“, каза Лиу. „Това откритие може да бъде използвано за бъдещи индустриални нужди. Например в електрохимичното разделяне на водни молекули за производство на водород. В този процес начините, по които мехурчетата се образуват и обединяват в разтвор, оказват основно влияние върху консумираната енергия и върху ефективността на производството“, предположи той.

Това е елегантно свършена работа“, каза специалистът по материали Адриен Бусониер от Френския национален център за научни изследвания (CNRS) в Париж. Той отбеляза, че механизмът, открит от изследователите, включва ефекти както в наномащаба, където отделните йони взаимодействат с тънкия филм, така и в много по-големия мащаб, в който действат феномените на флуидния поток. „Този механизъм изглежда универсален за различните соли и разрешава много необясними експерименти, в които участват електролити.

Обратно в сайта X

ДОСТЪП ЗА ЛОГНАТИ ПОТРЕБИТЕЛИ За да пишете, оценявате или докладвате коментари, моля логнете се в профила си.

  1. Запомни ме
забравена парола Полетата маркирани с * са задължителни
Полето Потребителско име не трябва да е празно.
Полето E-mail не трябва да е празно.
Полето Парола не трябва да е празно.
Полето Повторете паролата не трябва да е празно.
  1. Декларирам, че съм се запознал с Общите условия за ползване на услугите на Нетинфо.
Полетата маркирани с * са задължителни
Руски петролен танкер достигна Куба

Руски петролен танкер достигна Куба

Свят Преди 4 часа

Русия счита за свой дълг да се намеси

Израел приема смъртно наказание за палестинците, убили израелци

Израел приема смъртно наказание за палестинците, убили израелци

Свят Преди 6 часа

Асоциацията за граждански права в Израел подаде петиция до Върховния съд на страната, изисквайки отмяна на закона

Сирийски бази бяха атакувани с дронове

Сирийски бази бяха атакувани с дронове

Свят Преди 6 часа

Дамаск се опитва да остане настрани от регионалната война

Загинал и 8 ранени след стрелба в училище в Аржентина

Загинал и 8 ранени след стрелба в училище в Аржентина

Свят Преди 6 часа

Нападателят е бил задържан след стрелбата

Иран възстанови електроснабдяването в Техеран

Иран възстанови електроснабдяването в Техеран

Свят Преди 7 часа

Това става след атаки срещу енергийната инфраструктура

Украйна се извини на Финландия за атака с дронове

Украйна се извини на Финландия за атака с дронове

Свят Преди 8 часа

Финландия издигна изтребител Ф-18

НАТО прехвана иранска ракета над Турция

НАТО прехвана иранска ракета над Турция

Свят Преди 9 часа

Тя е четвъртата от началото на войната в Близкия изток

,

Хиперреалистичните кукли: Терапия за милиони или странно хоби?

Любопитно Преди 9 часа

Отвъд стряскащия им вид, „reborn“ бебетата се превръщат в глобална индустрия за 630 милиона долара, помагайки при деменция, загуба и психични травми

Историята зад тайните вокали на Памела Андерсън в „Loverboy“ на Марая Кери

Историята зад тайните вокали на Памела Андерсън в „Loverboy“ на Марая Кери

Любопитно Преди 9 часа

Памела Андерсън е тайната беквокалистка в хита „Loverboy“ на Марая Кери от 2001 г. Песента бележи труден период за певицата заради скандал със семпъл, използван от Джей Ло, и намесата на бившия ѝ съпруг Томи Мотола, но днес Марая я обожава

Момиче на 4 години почина в болница в Добрич

Момиче на 4 години почина в болница в Добрич

България Преди 9 часа

Родителите обвиняват лекари

ДПС сезира Сметната палата да провери зам.-министър на МВР

ДПС сезира Сметната палата да провери зам.-министър на МВР

България Преди 9 часа

Според партията Иван Анчев трябвало да напусне управлението на НПО до 19 март

Спортният министър смени ръководството на Тотализатора

Спортният министър смени ръководството на Тотализатора

България Преди 10 часа

След вписването на новите членове на управителните органи, всички дължими плащания следва да бъдат извършени своевременно и в пълно съответствие със законовите изисквания

Ето с колко КЕВР вдигна цената на природния газ

Ето с колко КЕВР вдигна цената на природния газ

България Преди 10 часа

Регулираната цена на синьото гориво у нас е сред най-ниските в Европа

Злато за Ева Брезалиева и медали за Стилияна Николова на Световната купа в София

Злато за Ева Брезалиева и медали за Стилияна Николова на Световната купа в София

България Преди 10 часа

Днес се провежда световната купа по художествена гимнастика в София

Франция поряза амбициите на Северна Македония за промяна на договорите

Франция поряза амбициите на Северна Македония за промяна на договорите

Свят Преди 10 часа

Европейският компромис е европейски документ, а не двустранен македоно-български документ

Възходът на Джеси Бъкли – от риалити форматите до триумфа на "Оскарите"

Възходът на Джеси Бъкли – от риалити форматите до триумфа на "Оскарите"

Любопитно Преди 10 часа

От риалити шоу до историята на Оскарите: ирландката Джеси Бъкли покори критиците и Холивуд с феноменалната си роля в „Хамнет“, доказвайки, че истинският талант няма граници