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
ЦИК прие хронограма за президентските избори

ЦИК прие хронограма за президентските избори

България Преди 2 часа

До 9 септември ЦИК трябва да определи условията и реда за провеждане на предизборната кампания

Пожар и експлозия в завод за боеприпаси край Рим

Пожар и експлозия в завод за боеприпаси край Рим

Свят Преди 3 часа

Експлозията избухна в следобедните часове в град Колеферо

Безпрецедентни дъждове в Япония, обявиха най-висока степен на тревога

Безпрецедентни дъждове в Япония, обявиха най-висока степен на тревога

Свят Преди 5 часа

100 литра дъжд на квадратен метър са паднали само за един час

DARA поздрави Бургас за домакинството на "Евровизия"

DARA поздрави Бургас за домакинството на "Евровизия"

България Преди 7 часа

DARA: Всички погледи са във вас в момента

Радев обеща да съхрани ТЕЦ-овете и въгледобива

Радев обеща да съхрани ТЕЦ-овете и въгледобива

България Преди 7 часа

За целта правителството е в постоянен диалог с Европейската комисия

Полицията откри 46 питбула в незаконен развъдник

Полицията откри 46 питбула в незаконен развъдник

България Преди 7 часа

На собствениците са съставени актове за административни нарушения

11 септември 2001 година, когато бе атакувано сърцето на Америка

13 август 2001: Хитрият ход на КСМ, който остава незабелязан преди 11 септември

Свят Преди 8 часа

КСМ е бил известен на американското разузнаване още от 90-те години, но през юни 2001 г. получава виза под фалшива самоличност

16 години по-късно: САЩ отново ще изпълнят три смъртни присъди за ден

16 години по-късно: САЩ отново ще изпълнят три смъртни присъди за ден

Свят Преди 8 часа

Антъни Хайнс, Джереми Уилямс и Карлос Куеста-Родригес са осъдени за убийства в три различни щата

"Бях готова да оставя кариерата си заради него": Никол Кидман с откровения за Том Круз

"Бях готова да оставя кариерата си заради него": Никол Кидман с откровения за Том Круз

Любопитно Преди 8 часа

Никол Кидман направи редки разкрития за брака си с Том Круз, признавайки, че на 23 години е била готова да съсипе кариерата си заради любовта. Актрисата проговори и за скорошния си развод с Кийт Ърбан и това как продължава да вярва в любовта

Илияна Йотова поздрави Бургас за  „Евровизия“

Илияна Йотова поздрави Бургас за „Евровизия“

България Преди 8 часа

Президентът: Нека бургазлии се гордеят с прекрасния си град

Иранци се подиграха на Тръмп - уплашил се от Иран

Иранци се подиграха на Тръмп - уплашил се от Иран

Свят Преди 9 часа

"Унижение" за американския лидер

Взрив в Ротердам, загинал и ранени

Взрив в Ротердам, загинал и ранени

Свят Преди 9 часа

От полицията заявиха, че на този етап няма непосредствени признаци за саботаж

Част от професиите, които традиционно дават първа работа на младите хора, се свиват, докато технологичните промени увеличават нуждата от нови умения.

67 милиона младежи са безработни: Технологиите променят първите стъпки в кариерата

Парите ни Преди 9 часа

Младежката безработица расте, а част от традиционните начални позиции на пазара на труда намаляват

Пулев: Предотвратихме крах и хаос и спряхме шоковото покачване на цените

Пулев: Предотвратихме крах и хаос и спряхме шоковото покачване на цените

България Преди 9 часа

Пулев: Правителството работи неуморно и в правилната посока

Украйна извади от строя още две руски рафинерии

Украйна извади от строя още две руски рафинерии

Свят Преди 9 часа

По-рано бе съобщено за удар и по обект на руската компания "Уайлдберис"