Mister vechi de decenii, soluționat de un student la fizică

  • 08 Decembrie 2019 20:35
Mister vechi de decenii, soluționat de un student la fizică
Digi24.ro

Un student la fizică a rezolvat recent o problemă care a frământat mintea fizicienilor timp de zeci de ani: De ce bulele de gaz rămân blocate în interiorul tuburilor verticale înguste? Răspunsul poate contribui la explicarea comportamentului gazelor blocate în roci poroase, informează site-ul Live Science, citat de Agerpres.

În urmă cu mai mulți ani, fizicienii au observat că bulele de gaz dintr-un tub suficient de îngust, umplut cu lichid, rămân pe loc. Acesta "este un fel de paradox", explică John Kolinski, profesor în cadrul Departamentului de Inginerie Mecanică al Institutului Tehnologic Federal din Lausanne (EPFL), Elveția.

Paradoxul este legat de faptul că bula de gaz este mai puțin densă decât lichidul din jurul său, așa că ar trebui să se ridice spre suprafața tubului (la fel ca bulele de gaz dintr-o sticlă de apă minerală). Mai mult decât atât, singura rezistență față de această ridicare spre suprafață se produce dacă lichidul respectiv se mișcă, însă în acest caz fluidul rămâne nemișcat.

Pentru a rezolva misterul acestor bule încăpățânate, care par să sfideze legile fizicii, profesorul Kolinski și Wassim Dhaouadi, student la inginerie care lucra în laboratorul lui Kolinski în perioada în care a făcut descoperirea (în prezent masterand la ETH Zurich) au decis să apeleze la microscopia de interferență. Această metodă este aceeași folosită în cadrul detectoarelor LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) pentru detectarea undelor gravitaționale.

Însă în acest caz, cercetătorii au folosit un microscop construit special, care trimite o rază de lumină spre mostra de substanță ce urmează să fie analizată și apoi măsoară intensitatea luminii care este reflectată înapoi, pentru că lumina este reflectată diferit, în funcție de suprafața de care se lovește. Astfel de măsurători îi pot ajuta pe cercetători să identifice cât de "gros" este un anume material.

Ei au studiat astfel o bulă de gaz blocată în interiorul unui tub subțire umplut cu isopropanol (un fel de alcool).

Începând din anii '60, oamenii de știință au demonstrat acest fenomen din punct de vedere teoretic, însă nu a fost niciodată măsurat direct, până acum. Unele calcule au sugerat că aceste bule sunt înconjurate de un strat extrem de subțire de lichid care atinge suprafața tubului în care se află și care se diminuează încet și în cele din urmă dispare, conform lui Kolinski. Un astfel de strat subțire ar genera rezistență la mișcarea bulei care încearcă să se ridice.

Cercetătorii au reușit să observe acest foarte fin strat din jurul bulei de gaz și i-au măsurat grosimea la aproximativ 1 nanometru. Acest strat împiedică mișcarea bulei, așa cum explica teoria. Ei au aflat însă și că stratul de lichid (care se formează din cauza presiunii cu care bula de gaz apasă asupra pereților tubului) nu dispare, ci se menține la o grosime constantă tot timpul.

Pornind de la măsurătorile acestui strat subțire de lichid, ei au putut să-i calculeze velocitatea. Ei au descoperit că de fapt bula de gaz nu este deloc blocată ci se mișcă "extraordinar de încet", într-un ritm invizibil cu ochiul liber, din cauza rezistenței opuse de stratul subțire de lichid ce o înconjoară. Ei au descoperit că prin încălzirea lichidului și a bulei, acest strat fin de lichid din jurul bulei dispare - o descoperire care va fi explorată și în studii viitoare, având aplicabilitate în domenii precum cel al exploatării gazelor naturale.

"Ori de câte ori este vorba despre un gaz blocat într-un mediu poros", așa cum este gazul natural în rocile poroase, sau atunci când încerci să blochezi dioxidul de carbon în interiorul unor roci, atunci este vorba de foarte multe bule de gaz blocate în spații înguste. "Observațiile noastre sunt relevante pentru fizica modului în care aceste bule de gaz rămân astfel blocate", a mai susținut Kolinski.

Cealaltă concluzie importantă a acestei descoperiri este că "poți avea persoane la orice nivel al carierei care să aducă contribuții importante domeniului pe care-l studiază". Studentul Wassim Dhaouadi "a împins acest proiect înainte, spre succes", conform lui Kolinski.

Rezultatele obținute de cei doi cercetători au fost publicate în numărul din 2 decembrie al revistei Physical Review Fluids.

Tags

Alte Noutati

LIVE: Confluențe Românești cu Radio România Internațional
Meteo Chișinău
6
Cer senin
Umiditate:70 %
Vint:2,1 m/s
Thu
5
Fri
4
Sat
3
Sun
2
Mon
1

Curs oficial BNM 22 August 2020

MDL RATĂ TREND
EUR 19.6967 -0.0000
USD 16.6356 -0.0000
RON 4.0711 -0.0000
UAH 0.6064 -0.0000
RUB 0.2255 -0.0000
Arhivă Radio Chișinău