1

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
Трюдо: Канада ще продължи търговската война със САЩ

Трюдо: Канада ще продължи търговската война със САЩ

Свят Преди 5 часа

Трюдо: Нашата цел остава премахването на тези мита, всички мита

Обрат, Тръмп маха повечето мита за Мексико

Обрат, Тръмп маха повечето мита за Мексико

Свят Преди 6 часа

Тръмп: Това споразумение е в сила до 2 април

Дете е с опасност за живота, след като беше блъснато от възрастен шофьор в Мездра

Дете е с опасност за живота, след като беше блъснато от възрастен шофьор в Мездра

България Преди 7 часа

Пробите на шофьора за алкохол и наркотици са отрицателни

Пожар в притвора на църквата „Св. Богородица“ в Сливен

Пожар в притвора на църквата „Св. Богородица“ в Сливен

България Преди 7 часа

Огънят е тръгнал от късо съединение

„Спартан“ транспортира болно дете от Германия

„Спартан“ транспортира болно дете от Германия

България Преди 7 часа

В 17.08 ч. самолетът се приземи на летище „Васил Левски“

Путин: Русия няма да отстъпи

Путин: Русия няма да отстъпи

Свят Преди 9 часа

Путин: Трябва да изберем вариант за мир, който ще бъде подходящ за нас

Масов бой пред кметството в Белград

Масов бой пред кметството в Белград

Свят Преди 9 часа

До втори сблъсък, този път между полиция и граждани

ЦИК изпрати спешно писмо до Конституционния съд

ЦИК изпрати спешно писмо до Конституционния съд

България Преди 10 часа

Матева: Молим в спешен порядък да бъде върнат отговор от КС

<p>&quot;Възраждане&quot; събира подписи в ЕП, за да осъди &quot;репресиите&quot; срещу нея</p>

"Възраждане" събира подписи в Европейския парламент, за да осъди "репресиите" срещу нея

България Преди 10 часа

Групата в Европейския парламент е събрала 20 подписа

Тръмп поискал бързи избори за президент в Украйна

Тръмп поискал бързи избори за президент в Украйна

Свят Преди 11 часа

Украинската опозиция каза на САЩ, че не иска избори във война

Арестуваният за убийството на Тупак Шакур - "Невинен съм, имам алиби"

Арестуваният за убийството на Тупак Шакур - "Невинен съм, имам алиби"

Свят Преди 11 часа

"Не съм го направил", каза 61-годишният Дейвис своето първо телевизионно интервю

Русия отхвърли предложение за примирие в Украйна

Русия отхвърли предложение за примирие в Украйна

Свят Преди 11 часа

Захарова: Абсолютно неприемливо

Тревога в Москва: Това е заплаха за Русия

Тревога в Москва: Това е заплаха за Русия

Свят Преди 11 часа

Лавров сравни Макрон с Наполеон и Хитлер

ЦИК иска информация за санкционираните председатели на СИК

ЦИК иска информация за санкционираните председатели на СИК

България Преди 12 часа

Видеозаписи липсват от над 40 секционни комисии

<p>Марко Рубио шокира с кръст на челото</p>

Държавният секретар на САЩ Марко Рубио шокира с кръст на челото по време на интервю

Любопитно Преди 12 часа

Появата на Рубио с кръст на челото е свързана с Пепеляна сряда

Регионалният министър: Санирането няма да спре

Регионалният министър: Санирането няма да спре

България Преди 12 часа

Държавата дава 2,5 млрд. лв.