Bubblor bildas och sammanfogas till globulära former eftersom dessa former befinner sig i ett lägre energitillstånd. För fysik och kemi bakom detta, se kärnbildning.
UtseendeRedigera
Bubblor är synliga eftersom de har ett annat brytningsindex (RI) än det omgivande ämnet. Till exempel är lufts RI cirka 1,0003 och vattnets RI cirka 1,333. Snells lag beskriver hur elektromagnetiska vågor ändrar riktning vid gränssnittet mellan två medier med olika IR; på så sätt kan bubblor identifieras genom den åtföljande brytningen och inre reflektionen, även om både det nedsänkta och det nedsänkta mediet är genomskinligt.
Ovanstående förklaring gäller endast för bubblor av ett medium som är nedsänkt i ett annat medium (t.ex. gasbubblor i en läskedryck); volymen av en membranbubbla (t.ex. Tålbubbla) förvränger inte ljuset särskilt mycket, och man kan bara se en membranbubbla på grund av diffraktion och reflektion i en tunn film.
TillämpningarRedigera
Nukleation kan framkallas avsiktligt, t.ex. för att skapa ett bubbelgram i ett fast ämne.
I medicinsk ultraljudsavbildning används små inkapslade bubblor som kallas kontrastmedel för att förstärka kontrasten.
I termisk bläckstråleutskrift används ångbubblor som manöverdon. De används ibland i andra mikrofluidiktillämpningar som manöverdon.
Den våldsamma kollapsen av bubblor (kavitation) nära fasta ytor och den resulterande strålen utgör den mekanism som används vid ultraljudsrengöring. Samma effekt, men i större skala, används i fokuserade energivapen som bazooka och torped. Pistolräkor använder också en kollapsande kavitationsbubbla som vapen. Samma effekt används för att behandla njursten i en lithotripter. Marina däggdjur som delfiner och valar använder bubblor som underhållning eller som jaktredskap. Luftare orsakar upplösning av gas i vätskan genom att injicera bubblor.
Kemiska och metallurgiska ingenjörer förlitar sig på bubblor vid operationer som destillation, absorption, flotation och spraytorkning. De komplexa processerna kräver ofta att man tar hänsyn till mass- och värmeöverföring och modelleras med hjälp av strömningsdynamik.
Stjärnmullvaden och den amerikanska vattenspindeln kan lukta sig till undervattens genom att snabbt andas genom näsborrarna och skapa en bubbla.
PulsationRedigera
När bubblor störs (t.ex. när en gasbubbla sprutas in under vatten), oscillerar väggen. Även om den ofta visuellt maskeras av mycket större deformationer i formen, ändrar en komponent av svängningen bubblans volym (dvs. det är pulsation) som, i avsaknad av ett externt pålagt ljudfält, inträffar vid bubblans egenfrekvens. Pulseringen är den viktigaste komponenten i svängningen ur akustisk synvinkel, eftersom den förändrar gasvolymen genom att ändra dess tryck, vilket leder till att ljud avges vid bubblans naturliga frekvens. När det gäller luftbubblor i vatten genomgår stora bubblor (försumbar ytspänning och värmeledningsförmåga) adiabatiska pulsationer, vilket innebär att ingen värme överförs vare sig från vätskan till gasen eller vice versa. Naturfrekvensen för sådana bubblor bestäms av ekvationen:
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 }}}}
var:
- γ {\displaystyle \gamma }
är gasens specifika värmeförhållande
- R 0 {\displaystyle R_{0}}
är den stationära radien
- p 0 {\displaystyle p_{0}}
är det stationära trycket
- ρ {\displaystyle \rho }
är massatätheten hos den omgivande vätskan
För luftbubblor i vatten genomgår mindre bubblor isotermiska pulsationer. Motsvarande ekvation för små bubblor med ytspänning σ (och försumbar vätskeviskositet) är
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}}}}}
