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
Швейцария отхвърли на референдум засилване на неутралитета си

Швейцария отхвърли на референдум засилване на неутралитета си

Свят Преди 7 часа

Над 70% от гласоподавателите гласуваха против предложението за затягане на конституционния неутралитет, което щеше да забрани участие в икономически санкции

Тръмп очаква подновяване на преговорите с Иран следващата седмица

Тръмп очаква подновяване на преговорите с Иран следващата седмица

Свят Преди 8 часа

Американският президент отхвърли иранско предложение за примирие, като заяви, че Техеран търпи поражение и е надценил позициите си

<p>Александър Вучич се съпостави с Румен Радев в ефира на CNN</p>

Вучич пред CNN: Румен Радев също стана премиер след президентството

Свят Преди 9 часа

Сръбският държавен глава даде интервю пред американската телевизия малко преди да обяви оставката си, засягайки теми от бъдещите си политически планове до погребението на Ратко Младич

Украйна обмисля легализация на порнографията, за да финансира армията си

Украйна обмисля легализация на порнографията, за да финансира армията си

Свят Преди 10 часа

Украинският парламент подготвя на второ четене законопроект за декриминализиране на съдържанието за възрастни. Мярката има за цел да извади от сянка милиони долари, с които да се финансират оръжия за армията и да се запълни бюджетният дефицит

Русия порази централата на най-големия украински мобилен оператор

Русия порази централата на най-големия украински мобилен оператор

България Преди 11 часа

Москва е взела на прицел критичната телекомуникационна инфраструктура в опит да прекъсне информационния поток и комуникациите на украинските въоръжени сили

Кремираха сина на Синди Крауфорд дни след смъртта му

Кремираха сина на Синди Крауфорд дни след смъртта му

Свят Преди 12 часа

Близките на Пресли Гербер го изпращат в тесен кръг, докато властите очакват токсикологичните анализи. Появяват се въпроси около медицинските грижи в луксозния рехабилитационен център в Лос Анджелис и предписаните му силни медикаменти

Петима арестувани във Великобритания за тероризъм близо до база на САЩ

Петима арестувани във Великобритания за тероризъм близо до база на САЩ

Свят Преди 12 часа

Задържаните край базата „Феърфорд“ са разследвани и за нарушения на Закона за взривните вещества, а десетки домакинства са евакуирани като предпазна мярка

Илияна Йотова

Йотова за ООН: Българската позиция беше ясно изразена в моята реч пред 189 държави

България Преди 13 часа

Държавният глава изтъкна сигурността в Черно море и нуждата от мирни преговори, като обясни и причините да не участва в общата снимка към съвместно изявление на 40 страни

Трагедия край Пловдив: Таксиметров шофьор загина при челен сблъсък с камион

Трагедия край Пловдив: Таксиметров шофьор загина при челен сблъсък с камион

България Преди 13 часа

Около 30-годишен таксиметров шофьор е починал на място след челен сблъсък с камион

Алина Хаба

Алина Хаба се омъжи за турски милиардер на пищна сватба в Ню Йорк

Свят Преди 13 часа

Бившата лична адвокатка на Доналд Тръмп, 42-годишната Алина Хаба, се омъжи за 29-годишния турски милиардер Турхан Милдън. На бляскавото тържество в емблематичния хотел „Уолдорф Астория“ в Ню Йорк присъстваха топ официални лица и VIP гости

Подводен дрон на САЩ

Иран залови подводен дрон на САЩ, изпълнявал шпионска мисия в Ормузкия проток

Свят Преди 13 часа

Корпусът на гвардейците на Ислямската революция съобщи за заловен високотехнологичен апарат „Ремус 600“, изпълнявал разузнавателна мисия в стратегическия воден коридор

Опустошителни наводнения и свлачища взеха десетки жертви в Индия и Непал

Опустошителни наводнения и свлачища взеха десетки жертви в Индия и Непал

Свят Преди 14 часа

Проливни дъждове причиниха тежки щети върху инфраструктурата и селското стопанство, а властите в Непал предупреждават за опасност от нови внезапни прииждания на реки

Говорителят на Централната избирателна комисия Стоянка Балова-Цветкова

ЦИК въвежда контролно ръчно броене на разписките за президентския вот

България Преди 14 часа

Всяка СИК ще извърши контролно ръчно преброяване на разписките за сравнение на данните, но официалният резултат остава този от протокола на машината

Папа Лъв XIV

Папа Лъв XIV: Католическата църква да признае собствените си провали

Свят Преди 15 часа

Призивът бе отправен в Лурд преди срещата му със седем жертви на посегателства от духовници във Франция

Михайло Федоров

Михайло Федоров създава "Армия от роботи"

Свят Преди 15 часа

Бившият министър на отбраната Михайло Фьодоров представи инициативата на конференцията IT Arena във Лвов

ДАНС разбиха секта - задържаха шаман, използвал психоактивни вещества при ритуали

ДАНС разбиха секта - задържаха шаман, използвал психоактивни вещества при ритуали

България Преди 15 часа

Според ДАНС той се представял за посредник с „висши духове“ и обещавал ментално и физическо излекуване