Si toma una botella de agua de plástico de tamaño normal llena de agua y le vierte un paquete de mezcla para bebidas en polvo (o líquida), ¿funcionará mejor agitar la botella con la tapa enroscada para disolver la mezcla en el agua si hay una pequeña cantidad? cantidad de aire dentro de la botella? ¿O no hace ninguna diferencia y la agitación funcionará igual de bien sin burbujas de aire en la botella?
Dentro de límites razonables, cuanto más aire haya en la botella, mejor será la mezcla.
Esto no tiene que ver con las burbujas de aire. Para obtener una buena mezcla, necesita un flujo turbulento, y para eso necesita altas velocidades de flujo. Si la botella está completamente llena, es difícil obtener una alta velocidad de flujo porque para que el agua se mueva tiene que empujar otra agua fuera del camino. Si la botella solo está llena hasta la mitad, el agua en movimiento solo tiene que empujar el aire fuera del camino, y el aire es mucho más comprimible y mucho menos viscoso que el agua. Para cualquier cantidad de esfuerzo de agitación, obtendrá velocidades de flujo más altas y, por lo tanto, una mejor mezcla si hay una cantidad sustancial de aire en la botella.
Después de un cierto nivel de fracción de burbujas, la tensión superficial de las burbujas comenzaría a detener el proceso.
Compare el líquido o el polvo agregado con bolitas que tienen aproximadamente la misma densidad que el agua. Si no hay aire en la botella, puede agitarla, pero esto tendrá poco efecto en la distribución de las bolitas en el líquido. Las bolas, que sin sacudirse acabarán distribuyéndose uniformemente en el líquido y tardarán un poco, harán el mismo movimiento que el agua y esto no reduce el tiempo de distribución por el agua (tardará aproximadamente el mismo tiempo como simplemente dejar reposar la botella y esperar hasta que el material se distribuya uniformemente en el agua).
Si hay una cantidad de aire en el agua y agitas la botella cerrada, las bolitas son atrapadas por el agua que se mueve violentamente y, por lo tanto, se distribuyen uniformemente, lo que también sucederá si agregas otro líquido o polvo. En aras de la simplicidad, escribí que las bolas (o el polvo o líquido agregado) tienen la misma densidad que el agua. Si tienen una densidad más baja o más alta, el agua y las cosas añadidas se separarán en dos capas después de agitar la botella con aire.