 Инженеры университета Вирджинии пролили свет на то, что происходит с ближайшей частицей, когда лопаются пузыри. Они открыли новую информацию об явлении, называемом кавитацией - процессе образования пузырьков в жидкостях, подобных воде.
Эти пузырьки в конце концов лопаются под давлением окружающей среды, посылая волны давления, которые могут повлиять на что-либо поблизости. Например, креветки используют кавитационные пузырьки для охоты, потому что волны могут убить маленьких рыб.
Кавитационные пузыри также может привести к повреждению винтов лодки, которые производят пузыри, когда они быстро нарезают воду, снижая давление. Но кавитация также имеет полезные медицинские и промышленные приложения, такие, как разрушение камней в почках и разрушение скоплений грязи во время обработки сточных вод.
В тех случаях, подвергнутые объекты имеют значительно больший размер, чем разрушающиеся пузыри. Кавитация может иметь перспективные приложения и для более мелких частиц, но есть много неизвестных о том, что происходит с небольшими частицами вблизи пузыря.
Ученые исследуют влияние кавитации на близлежащие частицы, имеющие примерно такой же размер, как и сам пузырь, что может быть полезно для изготовления чистящих средств без использования химических веществ.
Кавитационные пузырьки могут быть созданы либо путем понижения давления, как в пропеллере лодки, или путем повышения температуры, как в кастрюле с кипящей водой.
В экспериментах использовалось локализованное тепло для изучения процессов, возникающих, когда пузырь лопается возле частицы. Тонкие провода привели к искрам вблизи частицы, взвешенной на стержне. Искры нагрели жидкость, создавая кавитационный пузырек, который в конечном итоге лопнул.
Исследователи наблюдали за всем процессом (который занимает менее трех миллисекунд) с помощью видеокамеры высокой скорости. Высокоскоростная съемка показали, что частицы переместились к лопающемуся пузырю. Когда пузырек схлопывается, он притягивает все ближайшие материалы к себе - подобно черной дыре.
То, как сильно частица притягивается к месту кавитации, зависит от размера частицы (мелкие частицы двигаются быстрее) и ее начального расстояния от пузыря.
Высокоскоростная камера захватила еще один эффект. Основной пузырь лопается в облако микропузырьков, которые, похоже, бомбардируют приближающуюся частицу.
Бомбардировка является результатом асимметричного распада пузыря. Сторона пузыря от частицы, где есть много дополнительной жидкости, разрушается быстрее. Это толкает спрей крошечных пузырьков к частице - но несущественно прерывает движение частицы по отношению к лопнувшему пузырю.
Поскольку кавитация притягивает малые частицы, исследователи предполагают, что она может быть использован в качестве метода очистки сельскохозяйственной продукции без использования химических агентов. Мелкие пузырьки могут привлечь микробы и грязь от продуктов, не повреждая поверхность таких деликатных фруктов, как помидоры и клубника.
|
