Bubliny se formují a slučují do kulových tvarů, protože tyto tvary jsou v nižším energetickém stavu. Fyzikální a chemické souvislosti viz nukleace.
VzhledEdit
Bubliny jsou viditelné, protože mají jiný index lomu (RI) než okolní látka. Například RI vzduchu je přibližně 1,0003 a RI vody je přibližně 1,333. Vzduch má RI přibližně 1,0003. Snellův zákon popisuje, jak elektromagnetické vlny mění směr na rozhraní dvou prostředí s různým IR; bubliny lze tedy identifikovat podle doprovodného lomu a vnitřního odrazu, přestože jak ponořené, tak ponořující se prostředí jsou průhledná.
Výše uvedené vysvětlení platí pouze pro bubliny jednoho prostředí ponořené do jiného prostředí (např. bubliny plynu v nealkoholickém nápoji); objem membránové bubliny (např. mýdlová bublina) světlo příliš nezkreslí a membránovou bublinu lze vidět pouze v důsledku difrakce a odrazu od tenké vrstvy.
AplikaceEdit
Nukleaci lze vyvolat záměrně, např. k vytvoření bublinového grafu v pevné látce.
V lékařském ultrazvukovém zobrazování se ke zvýšení kontrastu používají malé zapouzdřené bublinky nazývané kontrastní látka.
V termálním inkoustovém tisku se bublinky páry používají jako aktuátory. Příležitostně se používají i v jiných aplikacích mikrofluidiky jako aktuátory.
Násilné zhroucení bublinek (kavitace) v blízkosti pevných povrchů a výsledný dopadající proud představují mechanismus používaný při ultrazvukovém čištění. Stejný efekt, ale ve větším měřítku, se využívá v soustředěných energetických zbraních, jako je bazuka a torpédo. Pistolové krevety také používají jako zbraň kolabující kavitační bublinu. Stejný efekt se používá při léčbě ledvinových kamenů v litotryptoru. Mořští savci, jako jsou delfíni a velryby, používají bubliny pro zábavu nebo jako lovecké nástroje. Provzdušňovače způsobují vstřikováním bublin rozpouštění plynu v kapalině.
Chemičtí a metalurgičtí inženýři spoléhají na bubliny při operacích, jako je destilace, absorpce, flotace a sušení rozprašováním. Složité procesy často vyžadují zohlednění přenosu hmoty a tepla a modelují se pomocí dynamiky tekutin.
Krtek hvězdonosý a vodoměrka americká mohou pod vodou cítit pach tím, že rychle dýchají nosními dírkami a vytvářejí bubliny.
PulzováníEdit
Při rozrušení bublin (například při vstřikování plynové bubliny pod vodu) stěna kmitá. Ačkoli je často vizuálně maskována mnohem většími deformacemi tvaru, složka oscilace mění objem bubliny (tj. jedná se o pulzaci), která se při absenci externě působícího zvukového pole vyskytuje na vlastní frekvenci bubliny. Pulzování je z akustického hlediska nejdůležitější složkou kmitání, protože změnou objemu plynu mění jeho tlak a vede k emisi zvuku na vlastní frekvenci bubliny. U vzduchových bublin ve vodě dochází u velkých bublin (zanedbatelné povrchové napětí a tepelná vodivost) k adiabatickému pulzování, což znamená, že nedochází k přenosu tepla ani z kapaliny do plynu, ani naopak. Vlastní frekvence takových bublin je určena rovnicí:
f 0 = 1 2 π R 0 3 γ p 0 ρ {\displaystyle f_{0}={1 \over 2\pi R_{0}}{\sqrt {3\gamma p_{0} \over \rho }}}
kde:
- γ {\displaystyle \gamma }
je měrné teplo plynu
- R 0 {\displaystyle R_{0}}.
je poloměr v ustáleném stavu
- p 0 {\displaystyle p_{0}}
je tlak v ustáleném stavu
- ρ {\displaystyle \rho }
je hmotnostní hustota okolní kapaliny
Pro vzduchové bubliny ve vodě platí, že menší bubliny podléhají izotermickým pulzacím. Odpovídající rovnice pro malé bubliny s povrchovým napětím σ (a zanedbatelnou viskozitou kapaliny) je
f 0 = 1 2 π R 0 3 p 0 ρ + 4 σ ρ R 0 {\displaystyle f_{0}={1 \over 2\pi R_{0}}{\sqrt {{3p_{0}}. \over \rho }+{4\sigma \over \rho R_{0}}}}}
