الفيزياء وراء بناء فقاعة صابون دائمة

معا للقضاء على التشيع

صورة لمجموعة من فقاعات الصابون.

إن نفخ فقاعات الصابون ، إلى جانب كونه هواية مفضلة للأطفال ، يعتبر أيضًا شكلاً من أشكال الفن وموضوعًا يثير اهتمام الفيزيائيين. قام إيمانويل ريو وفرانسوا بولوني ومارينا باسكيه وفريديريك ريستاغنو من مختبر فيزياء الحالة الصلبة بجامعة باريس ساكلاي بدراسة الفقاعات لسنوات ، في محاولة لفهم العمليات المختلفة التي تلعبها هذه الهياكل ذات المظهر غير الضار.

“الفقاعات مهمة لأنها تظهر في العديد من الأماكن ، بما في ذلك منتجات الغسيل ومستحضرات التجميل ومواد البناء وأيضًا في الطبيعة. على سبيل المثال ، تلعب رغوة البحر دورًا من حيث التبادلات بين الغلاف الجوي والبحر.

الآن ، وصف الفريق حدثًا رئيسيًا في حياة الفقاعات: عندما تنفجر.

قياس درجة الحرارة

في دراسة حديثة ، أثبت بولوني وريو الدور الذي تلعبه درجة حرارة سطح الفقاعات في استقرارها. في بعض الحالات ، ارتبط شيخوخة الفقاعات وانفجارها بسماكة طبقة الصابون. في الآونة الأخيرة ، بدأ الباحثون في ربط رقة طبقة الصابون بالتبخر. ومع ذلك ، في دراستنا ، أشرنا إلى أن انتقال الحرارة ، المرتبط بالتبخر ، لم يؤخذ في الاعتبار ، “قال بولوني.

لاستكشاف هذا الجانب ، قام الباحثون بقياس درجة حرارة سطح الفقاعات ووجدوا فرقًا كبيرًا مقارنة بدرجة حرارة الغرفة. قال بولوني: “يمكن أن تنخفض درجة حرارة سطح الفقاعات بما يصل إلى 8 درجات مئوية”.

ذكر بولوني أنه على الرغم من وجود صلة بين درجة الحرارة وشيخوخة الفقاعات ، فإن تأثير درجات الحرارة المنخفضة على وقت انفجار الفقاعات لا يزال غير مفهوم – ومن المرجح أن يظل على هذا النحو لفترة من الوقت. “حتى الآن ، ليس لدينا نموذج يمكنه عمل هذا التنبؤ. وقال إن فهم استقرار الفقاعات هو التحدي الذي سيستغرق عدة عقود.

لقد رأى أن هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عندما يتعلق الأمر باستقرار الفقاعات. وهذا يشمل درجة الحرارة ، ومعدل التبخر ، وترقيق الغشاء ، والتجدد الهامشي (ظاهرة البقع الصغيرة ، التي تكون أرق وأخف وزناً من الطبقة المحيطة ، ترتفع نحو الأعلى) ، والهندسة. إن الحصول على كل هذه العوامل في نموذج واحد يمثل تحديًا كبيرًا “.

بناء الفقاعة المثالية

في حين أن توقع استقرار الفقاعات في سيناريوهات مختلفة قد يستغرق بعض الوقت ، حددت ريو مزيجًا مثاليًا من المكونات لجعل الفقاعات تدوم لفترة أطول وفي نفس الوقت يكون من السهل إنشاؤها.

مفتاح طول العمر هو الجلسرين. تشتمل المكونات الأخرى على بوليمر طويل مثل صمغ الغوار الطبيعي و “النسبة المثلى” من سائل غسيل الأطباق. “إذا أضفت المزيد من سائل غسيل الأطباق ، يصبح تكوين الفقاعات أسهل. ومع ذلك ، يتم تقصير وقت حياتهم. هذا هو السبب في أنك بحاجة إلى العثور على الكمية المناسبة من سائل غسل الصحون لضمان استمرار الفقاعات لفترة كافية ويسهل تكوينها “.

من خلال العمل مع الفنان الفرنسي بيير إيف فوزير ، المتخصص في فن الفقاعات ، طورت ريو وزملاؤها الوصفة التي تتكون من 40 مليلترًا من سائل غسيل الأطباق ، و 100 مليلتر من الجلسرين ، و 1 جرام من البوليمر الطويل مثل الغوار الطبيعي. يخلط العلكة في 1 لتر من الماء. باستخدام هذه الوصفة ، صنعت ريو فقاعات بقطر 5 سم في مختبرها استمرت ساعة.

في حين أن إضافة الجلسرين قد يجعل الفقاعات أكثر استقرارًا ، قال ريو إن تأثير المكونات الأخرى على استقرار الفقاعات لا يزال سؤالًا مفتوحًا. “الجلسرين هو جزيء مائي يمكن أن يساعد في تكثيف الماء. لكننا نعلم أن الفاعل بالسطح (سائل غسيل الأطباق) والبوليمر يؤثران أيضًا على التبخر. وبالتالي ، فإن الخطوة التالية في دراستنا هي معرفة كيفية تأثير وصفتنا على التبخر “.

وأضاف ريو أن التبخر ، الذي لم يتم فهمه بالكامل بعد ، هو مجرد ظاهرة واحدة تلعب دورًا في انفجار الفقاعات. “عليك أيضًا مراعاة الجاذبية ، والتي تساهم في ترقق السطح مما يؤدي إلى تذبذب سماكة الفيلم. كل هذا يجعل من الصعب للغاية التنبؤ بموعد انفجار الفقاعة.

Dhananjay Khadilkar صحفي مركزه باريس.

معا للقضاء على التشيع

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق