Пузырьки: в новом исследовании обнаружено ранее скрытое воздействие лопнувших пузырей на окружающую среду

Пузыри являются обычным явлением в природе и могут образовываться, когда волны океана разбиваются, а капли дождя ударяются о поверхность. Когда пузыри лопаются, они выбрасывают в воздух крошечные струи воды и других материалов. В новом исследовании Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне изучается, как взаимодействие между поверхностью пузырьков и водой, содержащей органические материалы, способствует переносу аэрозольных органических материалов, некоторые из которых связаны с распространением болезней или заражения, в окружающую среду. Атмосфера.


Исследование, проведенное профессором машиностроения и инженерии Цзе Фэном, докторантом Бинцян Цзи и аспирантом Чжэнъюй Яном, демонстрирует особый транспортный механизм, возникающий на границе лопающихся пузырьков и воздуха. Результаты исследования опубликованы в журнале. Nature Communications.

«Мы все знакомы с запахом пива, когда его кладут перед собой», – сказал Фэн. «Лопающиеся пузырьки в пене отправляют в воздух капли жидкости в виде аэрозоля. Затем мы вдыхаем эти крошечные капли, активируя наши обонятельные ощущения – это явление, которое мы изучаем в этом исследовании».

По словам исследователей, иногда поверхности жидкостей обогащены органическими веществами, такими как микрослои нефти в океане или микроорганизмы на поверхности жидкостей в реакционных резервуарах муниципальных очистных сооружений.

«Наша цель состояла в том, чтобы определить, что в процессе лопания пузырей приводит к выбросу органических веществ в воздух и что контролирует количество выделяемого материала», – сказал Джи.

Чтобы имитировать процесс лопания пузырьков контролируемым образом, команда экспериментировала, выпуская отдельные пузырьки, размер которых контролировался с помощью шприцевого насоса и игл, через столб воды, покрытый слоем силиконовых масел известной вязкости. разная толщина.

«Мы заметили, что пузырь на мгновение сидит чуть ниже нефти, а затем лопается», – сказал Ян. «Мы запечатлели этот процесс с помощью высокоскоростной фотографии, чтобы мы могли изучить динамику взрыва пузыря в замедленной съемке».

Исследователи обнаружили, что струйные капли появляются только тогда, когда толщина масляного слоя меньше радиуса пузырька. По словам исследователей, если масляный слой толще, пузырь попадает в масляный слой и не выбрасывает масляные капли аэрозоля.

«Мы также обнаружили, что вязкость и толщина масла контролируют форму, размер и скорость образующейся разрывной струи, что имеет значение для того, сколько нефти выбрасывается из разрывающихся струй», – сказал Фенг. «Примечательно, что мы обнаружили, что масляная струя тоньше и движется быстрее с увеличением вязкости масла и толщины масляного слоя, чего мы не ожидали. Кроме того, мы обнаружили, что крошечная может содержать до 80% объемной доли относительно органическое вещество, которое может играть важную роль в рассеивании загрязняющих веществ ».

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments