気泡(物理)

気泡が球状に形成され、合体するのは、それらの形状がより低いエネルギー状態にあるためです。

AppearanceEdit

気泡は周囲の物質と異なる屈折率(RI)を持っているので、目に見えます。 例えば、空気のRIは約1.0003で、水のRIは約1.333です。 スネルの法則は、IRの異なる2つの媒体の界面で電磁波がどのように方向を変えるかを説明する。したがって、浸された媒体と浸す媒体の両方が透明であっても、それに伴う屈折と内部反射から気泡を識別できる。

上記の説明は、別の媒体に沈んだある媒体の気泡(例えば、ソフトドリンクの気泡)でのみ成り立つ。膜気泡(例えば

応用編

核生成は、例えば固体中にバブルグラムを作成するために、意図的に誘導することができる。

医療用超音波イメージングでは、造影剤と呼ばれる小さなカプセル化された気泡がコントラストを高めるために使用される。

サーマルインクジェット印刷では、蒸気気泡はアクチュエータとして使用される。

固体表面付近での気泡の激しい崩壊(キャビテーション)とそれに伴う噴流の衝突は、超音波洗浄に使用されるメカニズムである。 バズーカ砲や魚雷のような集束エネルギー兵器にも、同じ効果がより大きなスケールで用いられている。 ピストルシュリンプもキャビテーション気泡の崩壊を利用した武器です。 同じ効果を利用して、腎臓結石の治療に使われるのが、砕石器です。 イルカやクジラなどの海洋哺乳類は、エンターテインメントとして、あるいは狩猟の道具として泡を利用する。

化学や冶金のエンジニアは、蒸留、吸収、浮遊、噴霧乾燥などの操作に気泡を利用している。

ホシバナモグラやアメリカミズネズミは、鼻孔から急速に呼吸して気泡を作ることにより、水中で匂いを嗅ぐことができる。

PulsationEdit

気泡が乱れると(たとえば、水中で気泡が注入されると)壁が振動する。 視覚的にはもっと大きな形状の変形に隠されていることが多いが、振動の成分は気泡の体積を変化させ(すなわち脈動)、外部からの音場がない場合、気泡の固有振動数で発生する。 気体の体積を変化させることで圧力を変化させ、気泡の固有振動数での音の放射につながるため、音響的にはこの脈動が振動にとって最も重要な要素である。 水中の気泡の場合、大きな気泡(表面張力や熱伝導率が無視できる)は断熱的な脈動をしており、液体から気体へ、あるいは気体から液体への熱の移動がない。 このような気泡の固有振動数は次の式で表される。

f 0 = 1 2 π R 0 3 γ p 0 ρ {displaystyle f_{0}={1 \over 2pi R_{0}}{Threshold {3gamma p_{0} \♪♪~}

where:

  • γ {displaystyle \gamma }.

    は気体の比熱比

  • R 0 {displaystyle R_{0}} である。

    は定常状態の半径

  • p 0 {displaystyle p_{0}} です。

    は定常圧力

  • ρ {displaystyle \rho } }.

    は周囲の液体の質量密度

水中の気泡の場合、小さい気泡は等温の脈動を起こす。 表面張力σの小さな気泡(液体の粘性は無視できる)の対応式は

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} } }}である。 \Ίταμμα για για R_{0}}} σσ

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