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
Затварят временно дома за стари хора в Помориe

Затварят временно дома за стари хора в Помориe

България Преди 13 минути

Нова проверка на РЗИ установи, че нито едно от предписанията, дадени преди месец, не е изпълнено

Ивайло и Калин се срещат на Арената за братски дуел в “Игри на волята”

Ивайло и Калин се срещат на Арената за братски дуел в “Игри на волята”

Любопитно Преди 20 минути

Сапунджиева търси път към останалите в племето на Феномените

Задържаха 18-годишен за пожар в центъра на София

Задържаха 18-годишен за пожар в центъра на София

България Преди 2 часа

Обвиняемият е задържан за срок до 72 часа

"Лукойл": Преговаряме с потенциални купувачи

"Лукойл": Преговаряме с потенциални купувачи

Свят Преди 2 часа

Компанията се стреми да осигури непрекъсната работа на активите по време на тяхната продажба

<p>Задържаха Шрек за отвличане на млада жена в Свиленград</p>

Трима отвлякоха млада жена в Свиленград, мъж с прякор Шрек е задържан

България Преди 3 часа

Заедно с него в ареста като съпричастни към случая са още един мъж и една жена

Излезе изтрита сцена с импровизираната целувка между Блейк Лайвли и Джъстин Балдони от "Никога повече"

Излезе изтрита сцена с импровизираната целувка между Блейк Лайвли и Джъстин Балдони от "Никога повече"

Любопитно Преди 3 часа

Адвокатите на Балдони твърдят в документи, че 38-годишната звезда от „Клюкарката“ е добавила сцената към сценария

СГП предаде на съд Никола Барбутов и още трима

СГП предаде на съд Никола Барбутов и още трима

България Преди 3 часа

Никола Барбутов е предаден на съд и за подкуп

Специален британски лиценз за българския „Лукойл“

Специален британски лиценз за българския „Лукойл“

Свят Преди 3 часа

Лицензът важи до февруари

Жената, която предвиди убийството на Кенеди — историята на Джийн Диксън

Жената, която предвиди убийството на Кенеди — историята на Джийн Диксън

Любопитно Преди 4 часа

Истинската история на медиумката, чиито предсказания стигнаха до президентите на САЩ

КЗП се самосезира за цените на паркирането в София

КЗП се самосезира за цените на паркирането в София

България Преди 4 часа

КЗП обръща внимание, че Законът за въвеждане на еврото предвижда сериозни санкции

Русия обяви превземането на 2 селища в Източна Украйна

Русия обяви превземането на 2 селища в Източна Украйна

Свят Преди 5 часа

Министерството на отбраната на Руската федерация каза, че през последната седмица са били превзети общо осем селища в Украйна

Влак блъсна 27-годишен мъж в Германия, взирал се в телефона си

Влак блъсна 27-годишен мъж в Германия, взирал се в телефона си

Свят Преди 5 часа

Инцидентът е станал вчера на жп гарата в Лайхлинген

Снимката е илюстративна

Трагедия в Гърция: Млад мъж погълна цял бургер, в критично състояние е

Свят Преди 5 часа

Мъжът, чието име не се съобщава, е приет в интензивното отделение на болницата „Г. Генниматас“ в Коротпи, Гърция, на 13 ноември