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Los secretos de una burbuja de jabón congelada

Entender los procesos que ocurren durante este fenómeno, como el conocido como «efecto globo de nieve» ayudará a los científicos en el futuro a comprender los procesos de transferencia de calor.

El efecto «bola de nieve»

Una burbuja que se congela en un bloque de hielo retenido en un congelador. A medida que las burbujas de jabón se congelan bajo ciertas condiciones, se puede observar una cantidad de cristales de hielo en crecimiento que se arremolinan en un efecto que recuerda visualmente a una bola de nieve.

Flujo de Manrangoni

Evolución en el tiempo de la congelación de una burbuja. El flujo de líquido se propaga desde áreas de baja tensión superficial a áreas de alta tensión superficial, haciendo que los cristales de hielo se desprendan del frente helado y se arremolinen alrededor de la burbuja como escamas en una bola de nieve.

Los secretos de una burbuja de jabón congelada

A medida que las burbujas de jabón se congelan bajo ciertas condiciones, se puede observar una cantidad de cristales de hielo en crecimiento que se arremolinanen un efecto que recuerda visualmente a una bola de nieve. Sin embargo, hasta el momento no se ha estudiado la física que hay tras este fenómeno y cómo se congelan las burbujas de jabón.

Ahora Jonathan Boreyko profesor asistente departamento de Ingeniería Mecánica en el Virginia Tech y sus colegas han investigado los procesos de transferencia de calor que gobiernan la dinámica de la congelación de las burbujas de jabón. Para ello, los autores colocaron varias burbujas en una superficie helada y fría a diferentes temperaturas ambientales y filmaron el proceso de congelación. Los resultados se publicaron en la revista Nature en un artículo titulado How soap bubbles freeeze.

Los científicos observaron que dos mecanismos de congelación diferentes tienen lugar dependiendo de la temperatura. Así, cuando los alrededores estaban a la misma temperatura que la burbuja, la congelación comenzó desde el fondo de la burbuja y produjo un flujo de Marangoni -un flujo de líquido que se propaga desde áreas de baja tensión superficial a áreas de alta tensión superficial- haciendo que los cristales de hielo se desprendieran del frente helado y se arremolinaran alrededor de la burbuja como escamas en una bola de nieve. La burbuja se congeló completamente a medida que los cristales crecían y se entrelazaban.

Sin embargo, cuando los alrededores estaban a temperatura ambiente, el frente helado se propagó lentamente hacia arriba y finalmente se detuvo a medio camino de la burbuja, debido a una mala conducción de la temperatura. La burbuja parcialmente congelada permaneció en equilibrio antes de desinflarse, y la cúpula líquida se derrumbó. Los autores sugieren que los hallazgos ayudarán a contribuir a una mejor comprensión de los fenómenos de transferencia de calor.

Vía: nationalgeographic

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