Pęcherzyki tworzą się, i koalescencyjnie, w kształty kuliste, ponieważ kształty te znajdują się w niższym stanie energetycznym. Aby uzyskać informacje na temat fizyki i chemii, zobacz Zarodkowanie.
WyglądEdit
Pęcherzyki są widoczne, ponieważ mają inny współczynnik załamania światła (RI) niż otaczająca je substancja. Na przykład współczynnik RI powietrza wynosi około 1,0003, a współczynnik RI wody wynosi około 1,333. Prawo Snella opisuje, jak fale elektromagnetyczne zmieniają kierunek na granicy dwóch ośrodków o różnym IR; dlatego pęcherzyki można zidentyfikować na podstawie towarzyszącego im załamania i wewnętrznego odbicia, nawet jeśli zarówno zanurzony, jak i zanurzający się ośrodek są przezroczyste.
Powyższe wyjaśnienie dotyczy tylko pęcherzyków jednego ośrodka zanurzonych w innym ośrodku (np. pęcherzyków gazu w napoju bezalkoholowym); objętość pęcherzyka membranowego (np. bańka mydlana) nie zniekształci światła bardzo mocno, i można zobaczyć bańkę membranową tylko z powodu dyfrakcji cienkowarstwowej i odbicia.
ZastosowaniaEdit
Nukleacja może być celowo wywołana, na przykład w celu utworzenia bąbelgramu w ciele stałym.
W medycznym obrazowaniu ultradźwiękowym, małe zamknięte pęcherzyki zwane środkiem kontrastowym są używane do wzmocnienia kontrastu.
W termicznym druku atramentowym pęcherzyki pary są używane jako siłowniki. Są one czasami używane w innych zastosowaniach mikroprzepływowych jako aktuatory.
Gwałtowne zapadanie się pęcherzyków (kawitacja) w pobliżu powierzchni stałych i powstający w ten sposób strumień uderzający stanowią mechanizm wykorzystywany w czyszczeniu ultradźwiękowym. Ten sam efekt, ale na większą skalę, jest wykorzystywany w broni energetycznej, takiej jak bazooka i torpeda. Krewetki pistoletowe również wykorzystują jako broń zapadającą się bańkę kawitacyjną. Ten sam efekt jest wykorzystywany do leczenia kamieni nerkowych w litotrypterze. Ssaki morskie, takie jak delfiny i wieloryby, używają bąbelków dla rozrywki lub jako narzędzi łowieckich. Aeratory powodują rozpuszczanie gazu w cieczy przez wstrzykiwanie pęcherzyków.
Inżynierowie chemiczni i metalurgiczni polegają na pęcherzykach w operacjach takich jak destylacja, absorpcja, flotacja i suszenie rozpyłowe. Złożone procesy często wymagają uwzględnienia przenoszenia masy i ciepła oraz są modelowane przy użyciu dynamiki płynów.
Kret gwiaździsty i amerykańska ryjówka wodna mogą wyczuwać zapachy pod wodą, gwałtownie oddychając przez nozdrza i tworząc pęcherzyk.
PulsacjaEdit
Gdy pęcherzyki są zakłócane (na przykład gdy pęcherzyk gazu jest wstrzykiwany pod wodę), ściana oscyluje. Chociaż często jest to wizualnie maskowane przez znacznie większe deformacje kształtu, składowa oscylacji zmienia objętość pęcherzyka (tj. jest to pulsacja), która przy braku zewnętrznie narzuconego pola dźwiękowego występuje z częstotliwością drgań własnych pęcherzyka. Pulsacja jest najważniejszą składową oscylacji z akustycznego punktu widzenia, ponieważ poprzez zmianę objętości gazu zmienia się jego ciśnienie, co prowadzi do emisji dźwięku o naturalnej częstotliwości pęcherzyka. W przypadku pęcherzyków powietrza w wodzie, duże pęcherzyki (o znikomym napięciu powierzchniowym i przewodności cieplnej) ulegają pulsacjom adiabatycznym, co oznacza, że ciepło nie jest przekazywane ani z cieczy do gazu, ani odwrotnie. Częstotliwość drgań własnych takich pęcherzyków określa równanie:
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 }}
where:
- γ {{displaystyle \gamma }
jest współczynnikiem ciepła właściwego gazu
- R 0 {displaystyle R_{0}}
to promień w stanie ustalonym
- p 0 {displaystyle p_{0}}
jest ciśnieniem stanu ustalonego
- ρ {displaystyle \rho }
jest gęstością masy otaczającej cieczy
W przypadku pęcherzyków powietrza w wodzie mniejsze pęcherzyki ulegają pulsacjom izotermicznym. Odpowiednie równanie dla małych pęcherzyków o napięciu powierzchniowym σ (i pomijalnej lepkości cieczy) wynosi
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} +{4sigma \over \rho R_{0}}}}}}
