Megfagyhat-e a szappanbuborék?

Megfagyhat-e a szappanbuborék?

A vízcseppek apró jégesővé fagyását már számos kísérletben vizsgálták. Ezzel szemben keveset tudtak arról, hogy a szappanbuborékok hogyan fagynak meg. De új elemzésekkel a tudósok most felkutatták az alapul szolgáló fizikai folyamatokat. Amint arról a "Nature Communications" folyóiratban beszámoltak, a fagyasztás során kis kristálypelyhek keletkeztek, amelyek elképesztő dinamikát mutattak a buborék burkolatán, és másodpercek alatt ostya vékony jégborítékhoz vezettek.

Kísérleteikhez Farzad Ahmadi, a blackburgi Virginia Tech munkatársa és kollégái egy speciális teszteljárást fejlesztettek ki, amellyel pontosan szabályozhatták mind a környezet, mind a szappanbuborék hőmérsékletét. A kutatók desztillált vízen alapuló oldattal hozták létre a szappanbuborékokat, amelyek ötöde glicerinből és körülbelül egy százaléka mosogatószerből állt. Ahmadi és munkatársai az első vizsgálatsorozatot hideg helyiségben hajtották végre, mínusz 20 Celsius-fok mellett. Az öt-tíz milliméter átmérőjű szappanbuborékokat egy szintén lefagyott felületre tették.

Három kép a szappanbuborékokról, amelyek időrendi sorrendet mutatnak: Az elsőn egy szappanbuborék látható, amely egyes pontokon kezd megfagyni; a másodikon már jól láthatóak az egyes kristályok; a harmadikon a szappanbuborék már teljesen kristályokkal borított és emiatt tejszerűnek tűnik

Ha egy szappanbuborék megfagy egy hűtőkamrában, akkor számos jégpehely keletkezik, amelyek a buborék burkolata fölé sodródnak. Kevesebb, mint 20 másodperc múlva a pelyhek összegyűlve egy teljes jéghéjat képeznek.

 

Hogy fagynak meg a szappanbuborékok?

Az első jégkristályok azonnal kialakultak a buborék alsó szélén, de nem maradtak ott, hanem tovább sodródtak a buborék felszínén. A kutatók az úgynevezett Marangoni-hatást mozgatórugóként határozták meg: A buborék burkolatának különböző felületi feszültségei miatt folyadék áramlása jött létre a buborék alsó területéről - ami alacsonyabb felületi feszültséggel rendelkezik - a felső felületre, ahol nagyobb a felületi feszültség. A még folyékony szappanos víz felfelé áramlott, és magával rántotta a jégkristályokat.

A következő másodpercekben a jégkristályok megnövekedtek az egész szappanbuborékon, és körülbelül 17 másodperc múlva zárt jéghéjat képeztek. Összehasonlításképpen, a tudósok megismételték ezt a kísérletet a hűtőkamrán kívül, szobahőmérsékleten. A szappanbuborék fagyni kezdett a még mindig megfagyott föld alatt. Ilyen körülmények között azonban zárt jégburok csak a hólyag alsó felében képződött. A hűtőplatform távolsága túl nagy volt a további jégnövekedéshez, és a buborék rövid idő után összeomlott.

Tudok én is ilyet csinálni???

Valószínűleg IGEN, hisz nem ördöngősség a fagyos buborékok elkészítése.

Biztosítanunk kell a megfelelő feltételeket annak érdekében, hogy a rendkívül törékeny szappanbuborékok megfagyjanak, és ne törjenek szét azonnal a levegőben.

Ezek a következők:

  • A szappankeveréket fagypont alá kell hűteni, legalább negyed órán át a fagyasztóban kell tartani, de maradjon folyékony állagú.
  • A hűtőből kivéve lehetőleg fagyos helyen a szívászálat belemártjuk a lúgba, és óvatosan fújjuk a kis gömböket.
  • Az így készített szappanbuborék hólyagok megszilárdulnak a fagyos levegőben.

A kutatók azt figyelték meg, hogy az első jégkristályok a buborék alján képződnek, de nem maradnak ott, hanem inkább felfelé sodródnak a buborék felületén és így lassan az egész gömb megfagy.

Jó kísérletezést kívánunk!

Mindennapi fizika A szférák zenéje, avagy muzsikál az Aurora Borealis?