Fizica – Un mister vechi de decenii solutionat de un student la fizica

Reclame home 2
Reclame home 2
Reclame home 2
Reclame home 2
Reclame home 2

Un student la fizica a rezolvat recent o problema care a framantat mintea fizicienilor timp de peste jumatate de secol: De ce bulele de gaz raman blocate in interiorul tuburilor verticale inguste? Raspunsul poate contribui la explicarea comportamentului gazelor blocate in roci poroase, informeaza vineri Live Science, transmite AGERPRES.

In urma cu mai multi ani, fizicienii au observat ca bulele de gaz dintr-un tub suficient de ingust, umplut cu lichid, raman pe loc. Acesta “este un fel de paradox”, explica John Kolinski, profesor in cadrul Departamentului de Inginerie Mecanica al Institutului Tehnologic Federal din Lausanne (EPFL), Elvetia.

Paradoxul este legat de faptul ca bula de gaz este mai putin densa decat lichidul din jurul sau, asa ca ar trebui sa se ridice spre suprafata tubului (la fel ca bulele de gaz dintr-o sticla de apa minerala). Mai mult decat atat, singura rezistenta fata de aceasta ridicare spre suprafata se produce daca lichidul respectiv se misca, insa in acest caz fluidul ramane nemiscat.

Pentru a rezolva misterul acestor bule incapatanate, care par sa sfideze legile fizicii, profesorul Kolinski si Wassim Dhaouadi, student la inginerie care lucra in laboratorul lui Kolinski in perioada in care a facut descoperirea (in prezent masterand la ETH Zurich) au decis sa apeleze la microscopia de interferenta. Aceasta metoda este aceeasi folosita in cadrul detectoarelor LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) pentru detectarea undelor gravitationale.

Insa in acest caz, cercetatorii au folosit un microscop construit special, care trimite o raza de lumina spre mostra de substanta ce urmeaza sa fie analizata si apoi masoara intensitatea luminii care este reflectata inapoi, pentru ca lumina este reflectata diferit, in functie de suprafata de care se loveste. Astfel de masuratori ii pot ajuta pe cercetatori sa identifice cat de “gros” este un anume material.

Ei au studiat astfel o bula de gaz blocata in interiorul unui tub subtire umplut cu isopropanol (un fel de alcool).

Incepand din anii ’60, oamenii de stiinta au demonstrat acest fenomen din punct de vedere teoretic, insa nu a fost niciodata masurat direct, pana acum. Unele calcule au sugerat ca aceste bule sunt inconjurate de un strat extrem de subtire de lichid care atinge suprafata tubului in care se afla si care se diminueaza incet si in cele din urma dispare, conform lui Kolinski. Un astfel de strat subtire ar genera rezistenta la miscarea bulei care incearca sa se ridice.

Cercetatorii au reusit sa observe acest foarte fin strat din jurul bulei de gaz si i-au masurat grosimea la aproximativ 1 nanometru. Acest strat impiedica miscarea bulei, asa cum explica teoria. Ei au aflat insa si ca stratul de lichid (care se formeaza din cauza presiunii cu care bula de gaz apasa asupra peretilor tubului) nu dispare, ci se mentine la o grosime constanta tot timpul.

Pornind de la masuratorile acestui strat subtire de lichid, ei au putut sa-i calculeze velocitatea. Ei au descoperit ca de fapt bula de gaz nu este deloc blocata ci se misca “extraordinar de incet”, intr-un ritm invizibil cu ochiul liber, din cauza rezistentei opuse de stratul subtire de lichid ce o inconjoara. Ei au descoperit ca prin incalzirea lichidului si a bulei, acest strat fin de lichid din jurul bulei dispare – o descoperire care va fi explorata si in studii viitoare, avand aplicabilitate in domenii precum cel al exploatarii gazelor naturale.

“Ori de cate ori este vorba despre un gaz blocat intr-un mediu poros”, asa cum este gazul natural in rocile poroase, sau atunci cand incerci sa blochezi dioxidul de carbon in interiorul unor roci, atunci este vorba de foarte multe bule de gaz blocate in spatii inguste. “Observatiile noastre sunt relevante pentru fizica modului in care aceste bule de gaz raman astfel blocate”, a mai sustinut Kolinski.

Cealalta concluzie importanta a acestei descoperiri este ca “poti avea persoane la orice nivel al carierei care sa aduca contributii importante domeniului pe care-l studiaza”. Studentul Wassim Dhaouadi “a impins acest proiect inainte, spre succes”, conform lui Kolinski.

Rezultatele obtinute de cei doi cercetatori au fost publicate in numarul din 2 decembrie al revistei Physical Review Fluids.

Print Friendly, PDF & Email
Reclame home 1

Related posts

Leave a Reply

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

Reclame home 2
Reclame home 2
Reclame home 2
Reclame home 2
Reclame home 2