Bolhas formam, e coalescem, em formas globulares, porque essas formas estão em um estado de menor energia. Para a física e química por trás, veja nucleação.
AppearanceEdit
Bubbles are visible because they have a different refractive index (RI) than the surrounding substance. Por exemplo, o RI do ar é aproximadamente 1,0003 e o RI da água é aproximadamente 1,333. A Lei de Snell descreve como as ondas eletromagnéticas mudam de direção na interface entre dois meios com IR diferente; assim, as bolhas podem ser identificadas a partir da refração e reflexão interna que as acompanha, mesmo que ambos os meios imersos e imersos sejam transparentes.
A explicação acima só se aplica a bolhas de um meio submerso em outro meio (por exemplo, bolhas de gás em um refrigerante); o volume de uma bolha de membrana (por exemplo bolha de sabão) não distorcerá muito a luz, e só se pode ver uma bolha de membrana devido à difração de película fina e reflexão.
AplicaçõesEditar
Nucleação pode ser intencionalmente induzida, por exemplo, para criar uma bolha num sólido.
Em imagens de ultra-som médico, pequenas bolhas encapsuladas chamadas agente de contraste são usadas para aumentar o contraste.
Na impressão de jato de tinta térmica, bolhas de vapor são usadas como atuadores. Elas são ocasionalmente usadas em outras aplicações de microfluidos como atuadores.
O colapso violento das bolhas (cavitação) perto de superfícies sólidas e o jato de impacto resultante constituem o mecanismo usado na limpeza ultra-sônica. O mesmo efeito, mas em maior escala, é usado em armas de energia focalizada, tais como a bazuca e o torpedo. O camarão pistola também usa uma bolha de cavitação em colapso como arma. O mesmo efeito é usado para tratar pedras nos rins em um litotripter. Os mamíferos marinhos, como golfinhos e baleias, usam bolhas para entretenimento ou como ferramentas de caça. Os aeradores causam dissolução de gás no líquido injectando bolhas.
Os engenheiros químicos e metalúrgicos dependem das bolhas para operações como destilação, absorção, flutuação e secagem por spray. Os complexos processos envolvidos muitas vezes requerem consideração pela transferência de massa e calor, e são modelados usando dinâmica de fluidos.
A toupeira de nariz estrelado e a musaranho americano podem cheirar debaixo de água respirando rapidamente através de suas narinas e criando uma bolha.
PulsaçãoEditar
Quando as bolhas são perturbadas (por exemplo, quando uma bolha de gás é injetada debaixo d’água), a parede oscila. Embora seja frequentemente mascarada visualmente por deformações muito maiores na forma, um componente da oscilação altera o volume da bolha (ou seja, é a pulsação) que, na ausência de um campo sonoro imposto externamente, ocorre na frequência natural da bolha. A pulsação é o componente mais importante para a oscilação, acusticamente, porque ao alterar o volume do gás, altera a sua pressão e leva à emissão do som na frequência natural da bolha. Para bolhas de ar na água, grandes bolhas (tensão superficial desprezível e condutividade térmica) sofrem pulsações adiabáticas, o que significa que não é transferido calor nem do líquido para o gás ou vice-versa. A frequência natural dessas bolhas é determinada pela equação:
f 0 = 1 2 π R 0 3 γ p 0 ρ {\displaystyle f_{0}={1 {1 \pi R_{0}}{\sqrt {3\gamma p_{0} \sobre o “Rho”…}
where:
- γ {\\gamma }displaystyle \gamma
é a razão de calor específica do gás
- R 0 {\i1}displaystyle R_{0}}
é o raio do estado estacionário
- p 0 {\i1}displaystyle p_{0}}
é a pressão de estado estacionário
- ρ {\i1}displaystyle {\i}rho
é a densidade de massa do líquido circundante
Para bolhas de ar na água, bolhas menores sofrem pulsações isotérmicas. A equação correspondente para pequenas bolhas de tensão superficial σ (e viscosidade negligenciável do líquido) é
f 0 = 1 2 π R 0 3 p 0 ρ + 4 σ ρ R 0 {\i}={1 \i R_{0}}{1 \i R_{0}}{\i}{\i}{3p_{0} \sobre o R_R_0}}}}}
