Antibubbla
En antibubbla är en droppe vätska omgiven av en tunn film av gas , i motsats till en gasbubbla , som är en sfär av gas som omges av en vätska. Antibubblor bildas när vätska tappar eller flyter turbulent in i samma eller annan vätska. De kan antingen skumma över ytan av en vätska som vatten, i vilket fall de också kallas vattenkulor , eller så kan de vara helt nedsänkta i vätskan som de är riktade mot.
Bakgrund
Antibubblor är ett vanligt men brett okänt fenomen , delvis på grund av deras likhet med luftbubblor, och delvis på grund av deras typiskt övergående eller kortlivade natur. Med vissa ( tvålaktiga ) lösningar kan de fås att hålla mycket längre.
Antibubblor kan skapas genom att låta en kran droppa ner i en behållare med vatten till vilken en eller två droppar tvål har tillsatts. De har alla producerats med hjälp av ett ultraljudskontrastmedel . Eftersom de är i sig instabila är de svåra att forma. Tvålen minskar vattnets ytspänning och låter huden av luft som omger droppen förbli på plats i mer än bara en bråkdel av en sekund. Eftersom antibubblor enkelt kan skapas hemma har de uppmärksammats från populärvetenskapliga tidningar.
Precis som såpbubblor , med luft inuti och luft utanför, har negativ flytkraft och tenderar att sjunka mot marken, så har antibubblor, med vatten inne och luft utanför, positiv flytkraft och tenderar att stiga mot vattenytan. Men återigen, precis som såpbubblor kan fyllas med en lättare gas för att ge dem positiv flytkraft, så kan antibubblor fyllas med en tyngre vätska för att ge dem negativ flytkraft. Att använda ett sugrör för att släppa droppar sockerlösning på tvålvatten kommer att producera antibubblor som sjunker.
Antibubblor poppar vanligtvis när de rör vid botten eller sidan av kärlet som innehåller vätskan. Detta kan förhindras genom att hälla några teskedar socker i tvålvattnet och ge det lite tid att lösas upp (men utan att röra om det). Detta kommer att producera ett tätare lager av sockerhaltigt vatten i botten av behållaren. Antibubblor gjorda av sockerlösning kommer sedan att sjunka genom vattnet och vila ovanpå det tätare lagret i botten. Antibubblor tillverkade på detta sätt kan hålla i flera minuter.
Skikten i en antibubbla är vatten som den är nedsänkt i, luft och vattnet som är fångat i luften.
Skillnader mellan luftbubblor och antibubblor
Antibubblors beteende skiljer sig från luftbubblor på tre primära sätt och ger ett enkelt sätt att identifiera:
- Antibubblor hålls på plats av ytspänning och rör sig snabbt över vattenytan. Det kan också ses att de rikoschetterar bort andra föremål i vattnet (som luftbubblor) och från sidorna av en behållare på ett sätt som liknar biljardbollar.
- Under vanliga omständigheter är antibubblor kortlivade. En luftbubbla med tvålskinn kan vara flera minuter. Antibubblor har ofta en livslängd på några sekunder eller mindre; Men om den elektriska potentialen mellan den inre och yttre vätskan utjämnas, kan antibubblor hålla lika länge som eller längre än luftbubblor. Antibubblor med en livslängd på minst tiotals timmar kan framställas genom att adsorbera kolloidala partiklar vid antibubblans luft-vattengränssnitt.
- Antibubblor bryter ljus på ett annat sätt än luftbubblor. Eftersom de är vattendroppar, bryts ljus som kommer in i dem tillbaka mot sin källa på samma sätt som regnbågar produceras. På grund av denna brytning har antibubblor ett ljust utseende.
Potentiella användningsområden för antibubblor
Om antibubblor kan stabiliseras kan de användas för att bilda ett långvarigt skum - antiskum. Möjliga användningsområden för antiskum är som smörjmedel eller att använda de tunna passagerna som genomsyrar antiskum som ett filter för luft eller andra gaser.
Antibubblor i sig kan användas för kemiska processer som att ta bort föroreningar från en skorsten. Att ersätta luften i antibubbelskal med en annan vätska kan användas för ett läkemedelstillförselsystem genom att skapa ett skal av flytande polymer runt ett läkemedel. Att härda polymeren med ultraviolett ljus skulle skapa en läkemedelsfylld kapsel.
Mikroskopiska antibubblor har visat sin genomförbarhet inom harmonisk avbildning . Det har föreslagits att inkorporera terapeutika i antibubbelkärnor. Sådana läkemedelsbelastade antibubblor kan användas vid ultraljudsstyrd läkemedelstillförsel , där akustiska vågor skapar tillräckliga pulseringar av antibubblans yta för att frigöra dess läkemedelsinnehållande kärna .
Livstid
Livslängden för en antibubbla ovanpå en vattenyta kan förlängas genom att vattnet under den vibrerar. Sådana antibubblor har hänvisats till som "gående bubblor" och har föreslagits att användas som en modell av kvantmekaniskt beteende. Ett annat sätt att öka livslängden på antibubblor är genom att tillämpa så kallad Pickering-stabilisering.