Исследование, недавно изданное в журнале Physical Review Fluids теперь, описывает «реактивную скорость» этих капелек или аэрозолей, поскольку они происходят в жидкостях, таких как морская вода и игристое вино. Исследователи создали модель для предсказания скорости и высоты реактивных аэрозолей, произведенных пузырями от 20 микронов до нескольких миллиметров в размере, и в жидкостях, столь же вязких как вода, или до десяти раз более вязкий.«Самолет» относится к жидкости, которая хлещет после того, как пузырь лопнул.
Как только куполообразного фильма пузыря не стало, маленькая впадина, которую пузырь, созданный ниже поверхности, срочно отправляет к завершению. Основание впадины повышается быстро как стороны его крах вниз.
Когда эти силы встречаются, они начинают струю воды в воздух, который содержит капельки, располагающиеся в размере от одного до 100 микронов. Микрон миллионный из метра; человеческие волосы составляют примерно 100 микронов в диаметре.Капельки от разрывных пузырей – принцип, подразумевает, какие аэрозоли произведены выше открытого океана, сказал первый автор Люк Деик, доцент Принстонского университета механической и космической разработки и Princeton Environmental Institute (PEI).
Знание скорости и высоты, в которую аэрозоли бросаются в воздух, может использоваться для более точного моделирования климата или создания прекрасного стакана шампанского.«У нас есть модель, которая описывает реактивную скорость во многих типах жидкостей», сказал Дейк, чей Городской Великий проект проблем PEI, «Чрезвычайная Волна, Прерывающая Прибрежные Городские районы», поддержал исследование. «Если Вы знаете жидкость, Вы рассматриваете и размер начального пузыря, мы можем сказать Вам размер самолета и скорость его».В морской воде аэрозоли передают влажность, соль, и даже токсины, такие как морские водоросли от океана до воздуха, сказал Дейк.
Исследователи нашли, что эти крохотные связки элементов и организмов могут взлететь вверх на скоростях с такой скоростью, как 50 метров в секунду (111 миль в час), куда они могут быть транспортированы в атмосферу.«Эти маленькие снижения поднимаются со скоростью, которая помещает их высоко в атмосферу. Это происходит, как только у Вас есть пузыри в морской воде, и у Вас есть пузыри, как только у Вас есть волны.
Это происходит все время», сказал Дейк, который изучает взаимодействия воздушного моря и динамику прибойных волн.«Я смотрю на этот процесс, чтобы дать лучшее объяснение аэрозолей морских брызг, которые могут использоваться, чтобы накормить атмосферные модели», сказал Дейк. «Идея состоит в том, чтобы иметь что-то, что это более физическое и более точное. Это – что-то в мелком масштабе, который затрагивает крупномасштабные атмосферные процессы, такие как формирование облака и излучающий баланс.
Если у Вас есть вредный биологический агент на воде, это выпускает токсины, те токсины могут стать частью атмосферы».Deike и его соавторы использовали результаты эксперимента – на основе воды и глицерина, смешанного с водой – и числовые предсказания, чтобы создать их модель. Исследователи нашли, что вязкость – все – в определенный момент, жидкость, такая как мед, так растолстела, что аэрозоли больше не производятся.
В то же время «сладкое пятно» с точки зрения размера пузыря в воде составляет приблизительно 20 микронов. Пузыри, меньшие, чем или больше чем четырехмиллиметровая продукция на 10 микронов никакие реактивные аэрозоли после того, как они разрываются.Соавтор Джерард Лиджер-Белэр, Профессор университета химической физики в Университете Реймского шампанского-Ardenne, который изучает растворенные газы и динамику пузыря в шампанском и игристом вине, сказал, что работа исследователей относится к многочисленным областям научного и экономического интереса.
«Эта статья показывает, что прекрасное взаимодействие между размером пузыря и различными жидкими параметрами – главным образом, его вязкость, плотность и поверхностное натяжение – оказывают влияние на аэрозоль, произведенный разрывным пузырем», сказал Лигр-Belair, который написал книгу 2013 года, «Откупоренный: Наука о шампанском» издана издательством Принстонского университета. «Данная статья действительно универсальна, и заключения могут относиться к морским брызгам, произведенным в океанах или аэрозолях, произведенных выше стакана игристого вина».В вине – который является приблизительно вдвое более вязким, чем вода – первое (и самый большой) капелька изгнала, транспортирует аромат вина выше оправы стакана и к носу его потребителя, сказал Лигр-Belair. Для промышленности за миллиард долларов он учится, максимизирование этой капельки является приоритетом. Эта изданная работа могла использоваться, чтобы изменить стеклянную геометрию, уровни растворенного углекислого газа, или даже винную вязкость – который потребитель не заметит – чтобы увеличить размер пузыря, скорость и, таким образом, «опыт аромата», сказал он.
«Способность предсказать лучшие параметры стеклянного и игристого вина с точки зрения выпуска аромата посредством действия разрывных пузырей является действительно значительным шагом вперед», сказал Лигр-Belair. «Промышленность шампанского могла извлечь выгоду из результатов данной статьи, которая, впервые, представляет подробное описание реактивной скорости, сформированной разрывными пузырями для широкого спектра физических параметров».Следующие шаги исследователей должны определить размер аэрозолей, а также определить количество количества выпущенных капелек, сказал Дейк.
«Эта обрабатываемая деталь говорит Вам скорость и проектирование аэрозолей, но мы продолжаем работать, сколько там на самом деле капельки», сказал Дейк. «Может казаться, что есть, имеют слишком многих, чтобы учитываться, но мы все еще должны посчитать их».