MATEMÁTICAS, FÍSICA Y QUÍMICA: Física

Así estallan las microburbujas de los líquidos

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Los líquidos contienen diminutas burbujas de gas, que al estallar arrastran gotas. Un investigador de la Universidad de Sevilla ha desarrollado un modelo que explica los mecanismos que gobiernan este efecto, donde el tamaño de la burbuja influye en la velocidad a la que sale disparada la gota, y que está detrás de fenómenos tan distintos como el aroma de los vinos y la formación de las nubes desde el mar.

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SINC | | 30 noviembre 2017 11:02

<p>Detrás de las gotas de lluvia se esconde un mecanismo microscópico universal que ocurre en la superficie de los líquidos. / US</p>

Detrás de las gotas de lluvia se esconde un mecanismo microscópico universal que ocurre en la superficie de los líquidos. / US

¿Qué determina realmente las nubes y la lluvia? ¿Qué le da a los vinos espumosos su distintivo aroma? ¿Por qué los neumáticos generan tanto humo al quemarse? Las respuestas a estas preguntas tienen algo en común: el estallido de microburbujas de gas desde los líquidos.

El profesor de la Universidad de Sevilla Alfonso Gañán ha desarrollado un modelo sobre el origen de todos esos fenómenos a partir de un mecanismo microscópico universal que ocurre en la superficie de los líquidos, independientemente de la mera evaporación. Sus resultados se han publicado en la revista Physical Review Letters.

La gota que sale expulsada tras estallar una burbuja se vuelve muy pequeña y su velocidad se dispara según se minimiza el tamaño de la burbuja hasta un límite

Se trata de uno de los fenómenos más comunes desde que la fase líquida apareció en el universo: todo líquido, y más cuando está en continuo movimiento turbulento como el mar, contiene siempre gases en mayor o menor concentración, dependiendo de la presión y temperatura a la que esté sometido. Casi siempre, estos gases acaban en forma de burbujas más o menos pequeñas en la superficie del líquido. Cuando dichas burbujas explotan, especialmente si son microscópicas, se expulsan gotas de tamaño minúsculo a una gran velocidad que alcanzan casi instantáneamente distancias apreciables desde la superficie del líquido que partieron.

Estas gotas microscópicas generan la semilla de las nubes (granos microscópicos de sal que forman núcleos de condensación de las gotitas de las nubes) en la superficie del mar, o pueden extender en el aire todos los sabores de un caldo independientemente de su volatilidad, o forman humo sobre líquidos calentados.

El tamaño de estas 'gotas fantasma' y su velocidad son los principales factores que el modelo diseñado por el profesor Gañán explica y determina con precisión, prediciendo a la perfección  los resultados de cientos de experimentos realizados desde principios del siglo XX hasta el presente.

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Representación 3D y composición de tres instantes fundamentales en el colapso de una burbuja: justo después de romper la película, 1,1 milisegundos después (cuando desde el fondo del hueco se inicia la eyección del chorro, también representado en el gráfico de la derecha) y tras 1,6 ms (justo antes del desprendimiento de la primera gota) . / B. Gañán-Riesco, Ingeniatrics Tec. S.L./ Alfonso M. Gañán-Calvo/Phys. Rev. Lett.

De acuerdo con este modelo, en función de las propiedades de un determinado líquido, existe un tamaño crítico de las burbujas de gas que determina una llamativa singularidad: la gota expulsada se vuelve increíblemente pequeña, mientras que su velocidad se dispara sin límites, a medida que el tamaño de la burbuja disminuye y se acerca a dicho límite. Por debajo del mismo, no se emite ninguna gota.

Microgotas 'fantasma' supersónicas

En concreto, cuando ese tamaño es lo bastante pequeño (como en el caso de pequeñas burbujas en el agua), el nuevo modelo muestra que las microgotas 'fantasma' pueden alcanzar velocidades supersónicas y alturas muy significativas.

De esta forman se responde con precisión a cuestiones como la formación de las nubes o la expansión de los aromas. En el caso particular en el que se juntan el mar, la contaminación y los vertidos –que concentran su efecto especialmente en la superficiel–, el modelo explicaría una drástica disminución de la producción y el tamaño de las 'semillas de nubes'. Si este hecho se verifica experimentalmente, constataría un nuevo efecto humano pernicioso en el clima, por su impacto negativo en las precipitaciones.

Referencia bibliográfica: 

Alfonso Gañán Calvo. "Revision of Bubble Bursting: Universal Scaling Laws of Top Jet Drop Size and Speed". Phys. Rev. Lett. 119: 204502, 16 November 2017.

Zona geográfica: Andalucía
Fuente: UCC+i US

Comentarios

  • fisivi |04. diciembre 2017 10:25:23

    "las microgotas 'fantasma' pueden alcanzar velocidades supersónicas y alturas muy significativas"
    Esa altura puede ser muy significativa no siendo mayor de un metro.

    No veo cómo una gota microscópica puede mantener una velocidad que le haga ganar alturas grandes venciendo el rozamiento del aire. Ni siquiera una bala de plomo lo hace, y aquí se habla de la formación de las nubes.

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