Bulele se formează și se contopesc în forme globulare, deoarece aceste forme se află într-o stare de energie mai mică. Pentru fizica și chimia din spatele ei, vezi nucleație.
AspectEdit
Bulele sunt vizibile deoarece au un indice de refracție (RI) diferit de cel al substanței înconjurătoare. De exemplu, RI al aerului este de aproximativ 1,0003, iar RI al apei este de aproximativ 1,333. Legea lui Snell descrie modul în care undele electromagnetice își schimbă direcția la interfața dintre două medii cu RI diferit; astfel, bulele pot fi identificate din refracția și reflexia internă care le însoțesc, chiar dacă atât mediul scufundat, cât și cel care se scufundă sunt transparente.
Explicația de mai sus este valabilă numai pentru bulele unui mediu scufundat într-un alt mediu (de exemplu, bulele de gaz dintr-o băutură răcoritoare); volumul unei bule cu membrană (de ex. o bulă de săpun) nu va distorsiona foarte mult lumina, iar o bulă de membrană poate fi văzută doar datorită difracției și reflexiei peliculei subțiri.
AplicațiiEdit
Nuclearea poate fi indusă în mod intenționat, de exemplu pentru a crea o bubblegramă într-un solid.
În imagistica medicală cu ultrasunete, mici bule încapsulate numite agent de contrast sunt folosite pentru a spori contrastul.
În imprimarea termică cu jet de cerneală, bulele de vapori sunt folosite ca actuatori. Ele sunt ocazional folosite ca actuatori în alte aplicații de microfluidică.
Colapsul violent al bulelor (cavitație) în apropierea suprafețelor solide și jetul de impact rezultat constituie mecanismul folosit în curățarea cu ultrasunete. Același efect, dar la o scară mai mare, este utilizat în armele cu energie focalizată, cum ar fi bazooka și torpila. Creveții de pistol folosesc, de asemenea, ca armă o bulă de cavitație care se prăbușește. Același efect este folosit pentru a trata pietrele la rinichi într-un litotriptor. Mamiferele marine, cum ar fi delfinii și balenele, folosesc bulele pentru divertisment sau ca instrumente de vânătoare. Aeratoarele determină dizolvarea gazului în lichid prin injectarea de bule.
Inginerii chimiști și metalurgiști se bazează pe bule pentru operațiuni precum distilarea, absorbția, flotarea și uscarea prin pulverizare. Procesele complexe implicate necesită adesea luarea în considerare a transferului de masă și de căldură și sunt modelate cu ajutorul dinamicii fluidelor.
Târtița cu nasul înstelat și șoarecele de apă american pot mirosi sub apă respirând rapid prin nări și creând o bulă.
PulsațiiEdit
Când bulele sunt perturbate (de exemplu, atunci când o bulă de gaz este injectată sub apă), peretele oscilează. Deși este adesea mascată vizual de deformări de formă mult mai mari, o componentă a oscilației modifică volumul bulei (adică este o pulsație) care, în absența unui câmp sonor impus din exterior, se produce la frecvența naturală a bulei. Pulsația este cea mai importantă componentă a oscilației, din punct de vedere acustic, deoarece, prin modificarea volumului gazului, se modifică presiunea acestuia, ceea ce duce la emiterea de sunete la frecvența naturală a bulei. În cazul bulelor de aer în apă, bulele mari (tensiune superficială și conductivitate termică neglijabile) suferă pulsații adiabatice, ceea ce înseamnă că nu se transferă căldură nici din lichid în gaz și nici invers. Frecvența naturală a unor astfel de bule este determinată de ecuația:
f 0 = 1 2 π R 0 3 γ p 0 ρ {\displaystyle f_{0}={1 \supra 2\pi R_{0}}{\sqrt {3\gamma p_{0} \ peste \rho }}}
unde:
- γ {\displaystyle \gamma }
este raportul căldurii specifice a gazului
- R 0 {\displaystyle R_{0}}.
este raza în stare de echilibru
- p 0 {\displaystyle p_{0}}
este presiunea în regim staționar
- ρ {\displaystyle \rho }
este densitatea masică a lichidului înconjurător
Pentru bulele de aer din apă, bulele mai mici suferă pulsații izotermice. Ecuația corespunzătoare pentru bulele mici de tensiune superficială σ (și vâscozitate neglijabilă a lichidului) este
f 0 = 1 2 π R 0 3 p 0 ρ + 4 σ ρ R 0 {\displaystyle f_{0}={1 \supra 2\pi R_{0}}{\sqrt {{3p_{0} \supra \rho }+{4\sigma \supra \rho R_{0}}}}}
