Gota de líquido rodeada de una fina película de gas.
Antiburbujas de aire sumergidas rodeadas de agua jabonosaAcumulación de antiburbujas en la superficie del agua jabonosa
Una antiburbuja es una gota de líquido rodeada de una fina película de gas , [1] a diferencia de una burbuja de gas , que es una esfera de gas rodeada de un líquido. Las antiburbujas se forman cuando un líquido cae o fluye de forma turbulenta en el mismo líquido o en otro. Pueden deslizarse por la superficie de un líquido como el agua, en cuyo caso también se denominan glóbulos de agua , o pueden estar completamente sumergidas en el líquido al que se dirigen.
Fondo
Las antiburbujas son un fenómeno común pero poco reconocido , en parte debido a su parecido con las burbujas de aire y en parte debido a su naturaleza típicamente transitoria o de corta duración. [2] Con ciertas soluciones ( jabonosas ), se pueden hacer que duren mucho más. [3]
Las antiburbujas se pueden crear dejando caer una gota de agua del grifo en un recipiente con agua al que se le ha añadido una o dos gotas de jabón. Todas ellas se han producido con la ayuda de un agente de contraste de ultrasonidos . [4] Al ser inherentemente inestables, son difíciles de formar. [5] [6]
El jabón reduce la tensión superficial del agua y permite que la película de aire que rodea la gota permanezca en su lugar durante más de una fracción de segundo. Como las antiburbujas se pueden crear fácilmente en casa, han atraído la atención de las revistas de divulgación científica. [7] [8]
Así como las pompas de jabón , con aire en su interior y aire en el exterior, tienen flotabilidad negativa y tienden a hundirse hacia el suelo, las antiburbujas, con agua en su interior y aire en el exterior, tienen flotabilidad positiva y tienden a elevarse hacia la superficie del agua. Pero, de nuevo, así como las pompas de jabón se pueden llenar con un gas más ligero para darles flotabilidad positiva, las antiburbujas se pueden llenar con un líquido más pesado para darles flotabilidad negativa. Si se usa una pajita para beber y se dejan caer gotitas de solución de azúcar sobre agua jabonosa, se producirán antiburbujas que se hundirán.
Los antiburbujas suelen estallar cuando tocan el fondo o el costado del recipiente que contiene el líquido. Esto se puede evitar vertiendo unas cucharaditas de azúcar en el agua jabonosa y dejando que se disuelva un tiempo (pero sin revolver). Esto producirá una capa más densa de agua azucarada en el fondo del recipiente. Los antiburbujas hechos con solución de azúcar se hundirán en el agua y permanecerán sobre la capa más densa del fondo. Los antiburbujas hechos de esta manera pueden durar varios minutos.
Las capas de una antiburbuja son el agua, en la que está sumergida, el aire y el agua atrapada en el aire.
Diferencias entre burbujas de aire y antiburbujas
Comparación de tres tipos diferentes de burbujas: burbujas normales en la superficie (arriba a la izquierda), antiburbujas en la superficie (derecha) y burbujas de aire sumergidas dentro de las más grandes de esas antiburbujas.
El comportamiento de las antiburbujas difiere del de las burbujas de aire en tres formas principales y proporciona un medio fácil de identificación:
Las antiburbujas se mantienen en su lugar gracias a la tensión superficial y se mueven rápidamente por la superficie del agua. También se las puede observar rebotando en otros objetos del agua (como burbujas de aire) y en los costados de un recipiente de manera similar a las bolas de billar.
En circunstancias normales, las antiburbujas tienen una vida útil corta. Una burbuja de aire con una capa de jabón puede durar varios minutos. Las antiburbujas suelen tener una vida útil de unos pocos segundos o menos; sin embargo, si se iguala el potencial eléctrico entre el fluido interno y externo, las antiburbujas pueden durar tanto o más que las burbujas de aire. Se pueden producir antiburbujas con una vida útil de al menos decenas de horas mediante la adsorción de partículas coloidales en las interfaces aire-agua de la antiburbuja.
Las antiburbujas refractan la luz de una manera diferente a las burbujas de aire. Como son gotitas de agua, la luz que entra en ellas se refracta hacia su fuente de la misma manera que se forman los arcoíris. Debido a esta refracción, las antiburbujas tienen un aspecto brillante.
Posibles usos de los antiburbujas
Si se pueden estabilizar los antiburbujas, se pueden utilizar para formar una espuma duradera: antiespumante. Los posibles usos del antiespumante son como lubricante o utilizando los delgados conductos que lo permean como filtro para el aire u otros gases.
Los antiburbujas se podrían utilizar para procesos químicos como la eliminación de contaminantes de una chimenea. La sustitución del aire de las capas antiburbujas por otro líquido se podría utilizar para un sistema de administración de fármacos creando una capa de polímero líquido alrededor del fármaco. El endurecimiento del polímero con luz ultravioleta crearía una cápsula llena de fármaco.
Las antiburbujas microscópicas han demostrado su viabilidad en la obtención de imágenes armónicas . [9] [10]
Se ha propuesto incorporar agentes terapéuticos en los núcleos antiburbujas. Estas antiburbujas cargadas con fármacos podrían utilizarse en la administración de fármacos guiada por ultrasonidos , donde las ondas acústicas crean pulsaciones suficientes en la superficie de la antiburbuja para liberar su núcleo que contiene el fármaco. [11]
Vida
La vida útil de una antiburbuja sobre una superficie de agua podría prolongarse haciendo vibrar el agua debajo de ella. [12] [13] Estas antiburbujas se han denominado "burbujas andantes" y se ha propuesto su uso como modelo de comportamiento mecánico cuántico . [14]
Otra forma de aumentar la vida útil de las antiburbujas es mediante la aplicación de la llamada estabilización de Pickering. [15]
Referencias
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