¿Pueden las burbujas de aire colapsar o explotar bajo el agua?

Answer 1

Sí, las burbujas pueden implosionar. Este fenómeno está cubierto en algunas escalas como colapso de la cavitación, y en otros ámbitos como sonoquímica. Una burbuja estará en un equilibrio de la presión interna del gas frente a la presión del líquido exterior. Si la presión exterior es más alta, la burbuja se encoge, el volumen disminuye, la presión aumenta hasta que coincide con la presión exterior. Si pones una onda de sonido a través del líquido, es una onda de presión, por lo que la presión del líquido varía hacia arriba y hacia abajo a la frecuencia del sonido, de modo que el diámetro de la burbuja también oscilará dentro y fuera de la frecuencia del sonido.

Para pequeñas amplitudes sónicas, la oscilación solo moverá el diámetro. Para amplitudes mayores, la oscilación puede volverse no lineal debido al comportamiento de la ley de gas no ideal del gas de la burbuja, ya sea que el calor de la compresión o la rareza tenga tiempo para transmitir a través de las paredes (sea adiabático o no), y la naturaleza del líquido: la viscosidad y otros efectos entrarán en juego. A amplitudes suficientes, el colapso será extremo, con temperaturas en la burbuja que posiblemente superen los miles de grados y que las presiones aumenten en múltiples órdenes de magnitud. Esta es la raíz de la sonoluminiscencia. (Hice una disertación sobre micromaquinado sonoquímico en los años 90). En el caso de burbujas muy pequeñas, si el final de baja presión del ciclo de presión va por debajo de la presión de vapor del líquido, entonces realmente puede cavitar nuevas burbujas. (Esta es una preocupación particular sobre la administración del nivel de potencia en la ecografía médica) Del mismo modo, para burbujas muy pequeñas, el colapso puede eliminar efectivamente la burbuja de la existencia, sin embargo, para que sea justo, se puede argumentar que en la escala de tamaño de lo que se habla, si un pequeño vacío en el líquido con un poco de vapor es en realidad una burbuja antes de colapsar, y si tal vez disipar dicho vapor en pequeñas nano burbujas de calor y presión en el centro de implosión es una desaparición del gas o sitio local donde ha habido una transición de fase a gas o plasma debido a las altas temperaturas, es fácil discutir todo tipo de formas allí.

Como punto de consideración, realicé cálculos anteriores de mi trabajo de laboratorio de que un transductor de 400 MHz con una densidad de potencia de salida de 1 vatio / cm ^ 2 en un baño de líquido en su mayoría agua creaba condiciones de implosión pico de algo así como 7650K y 59500 atmósferas Bien fuera del ámbito donde la ley del gas ideal o la mecánica de fluidos clásica tienen mucho significado.

Answer 2

No voy a tratar de escribir una mejor respuesta que Duff Howell, porque él determinó la física de la misma. Pero para poner lo que dijo en términos prácticos de laicos …

Así es como funciona un limpiador de joyas por ultrasonidos, o un limpiador de partes por ultrasonidos para automóviles. En ciertas frecuencias, la capacidad de las burbujas que entran y salen de la existencia para limpiar es increíble en comparación con la potencia necesaria para que esto suceda. Tiene que ver también con que el agua sea básicamente un fluido no compresible.

Solo otra cosa que agregaría, y simplemente una observación, sin evidencia científica que lo respalde, es que un limpiador ultrasónico parece funcionar mejor con agua que tiene 0 TDS (sólidos disueltos totales). La mayoría del agua municipal tiene una lectura de TDS de 120 a 220 PPM (partes por millón) de TDS. Uso agua que ha pasado por un filtro RO / DI de 4 etapas cuando limpio en un limpiador ultrasónico, y parece más efectivo, y veo menos burbujas en el agua. La única correlación que tengo con eso, es que debe usar agua destilada o filtrada en el enfriamiento de los autos de alto rendimiento, ya que el agua de TDS alta causa algo llamado “ebullición localizada”

No estoy seguro de si es la misma idea, pero si hierves agua en el microondas para el café instantáneo, puedes sacar la taza con el agua hirviendo, y después de que deja de hervir, cuando arrojas el café instantáneo, hace espuma. arriba como locos

Answer 3

¡Sí!

Uno de mis proyectos actuales implica tratar de comprender los peligros a los que se enfrentan los mamíferos marinos de inmersión profunda cuando se exponen a cambios rápidos y excesivos en las presiones de buceo sobre el epicentro de un terremoto submarino cuando el fondo marino se desplaza en el plano vertical. El umbral de cavitación cambia con la temperatura. Los medios para que las burbujas de cavitación se formen fácilmente en sangre caliente en la fase negativa (vacío). Las mismas burbujas colapsarán violentamente en la fase de presión positiva, elevando la temperatura en una escala microscópica a la temperatura de la superficie de los soles. La pregunta es si el trauma de la cavitación en los vasos sanguíneos inhabilita la capacidad de las ballenas dentadas para navegar por el eco y / o ecolocalizar sus alimentos.

Si es así, las ballenas tan heridas se perderían como mar. Nadarían río abajo con el flujo de la corriente y se dirigirían a playas arenosas simplemente porque la corriente es la misma energía que las construye.

Answer 4

Técnicamente, una burbuja de aire nunca puede colapsarse completamente ya que la cantidad de presión aplicada en comparación con la presión original es la misma relación, excepto la invertida para los volúmenes (LEY DE NIÑO). Dado que el producto del volumen y la presión de un gas ideal permanece constante, matemáticamente no se puede lograr que el volumen cambie a cero a menos que se aplique una cantidad infinita de presión. Si bien el oxígeno y el nitrógeno en una burbuja de aire pueden disolverse con presiones más altas y con la temperatura del agua fría, solo se obtiene una fracción para disolver. La única manera de hacer que los gases se colapsen para colapsar completamente sería que cambien a la fase líquida con temperaturas extremadamente bajas, por lo que el agua se congelará antes de que los gases se condensen.

Answer 5

No.

Si lo metieras bajo el agua, ¿a dónde iría el aire? ¿Y qué pasaría con la capa de agua que la rodea? La respuesta es claramente no. Podrías dividirlo en muchos pedazos, tal vez, tal vez tan pequeño que no podrías verlos a simple vista, tal vez tan pequeño que ni siquiera podrían llamarse burbujas en absoluto, pero eso no es realmente “estallar”. la burbuja.

Answer 6

A una presión suficientemente alta, el gas se disolverá en el líquido. Cuando la presión disminuye, el gas se disuelve y forma burbujas. Esto es lo que impulsa erupciones volcánicas explosivas, por ejemplo. Ver, por ejemplo, Gases volcánicos y sus efectos, Página en mtu.edu, aunque un libro de texto sería la mejor fuente.

Answer 7

Sí, se colapsan, pero a diferencia de una burbuja en el aire, no solo se rompen. En cambio, una burbuja que es demasiado grande se romperá en burbujas más pequeñas. Así se rompen.

Entonces NO, las burbujas grandes no implosionan normalmente (excepto las burbujas de cavitación, como se señala en otra respuesta), las burbujas de aire, como las de un buceador, pero la turbulencia del flujo de agua normalmente rompe las burbujas más grandes en burbujas más pequeñas, que son más estables .

Answer 8

Cuando estás hirviendo agua, escuchas un fuerte chasquido justo antes de que hierva. Son burbujas de aire que colapsan mientras son creadas. Pero … el aire no se va. Debería ser algún tipo de reacción nuclear para que el aire desaparezca. No es probable.

Answer 9

Por supuesto.

Comienza a las 2:00 si eres impaciente.