Al hervir agua, he notado que aparecen burbujas en el fondo del vaso durante un período de tiempo y luego suben. He leído que las burbujas se forman a partir de los centros de nucleación, pero no conozco los detalles de la dinámica de la nucleación. ¿Existe un escenario posible en el que las burbujas, aunque todavía parecen adherirse al fondo del vaso, están en un equilibrio en el que la parte inferior de la burbuja se forma por el agua que se evapora en gas, pero en la parte superior de la burbuja, que podría estar un poco más frío, el gas se vuelve a disolver en la fase líquida? Si las dos tasas son iguales, la burbuja parecería estacionaria. En algún momento, el agua se calienta lo suficiente como para tener una tasa de evaporación mayor que disolverse en toda la masa del líquido y la burbuja sobrevivirá a su tránsito hacia la parte superior del líquido.
Un par de otros pensamientos que he considerado:
Sé que la ebullición ocurre cuando la presión de vapor del agua es mayor que la presión atmosférica. Creo que esta condición se logra incluso cuando la burbuja está estacionaria ya que la burbuja está desplazando el agua y el aire a granel circundantes.
Creo que las bebidas carbonatadas pueden tener burbujas adheridas al costado de un vaso, pero sospecho que la razón de esto es diferente, pero no tengo una intuición acerca de por qué las burbujas de dióxido de carbono en una bebida fría podrían adherirse, ya que la bebida es frío.
Las burbujas ya están en la superficie, son demasiado pequeñas para verlas a simple vista.
Mojar una superficie, incluso a temperatura ambiente, da como resultado pequeñas burbujas de gas/vapor en los sitios defectuosos debido a la tensión superficial. Por ejemplo, la tensión superficial evita que el agua se filtre en pequeñas grietas (del orden de micras).
Estas diminutas bolsas de gas se expanden cuando se calientan y, finalmente, puedes verlas. Estuvieron en la superficie todo el tiempo, simplemente se expandieron. Permanecen en la superficie porque la tensión superficial tira hacia abajo y equilibra la fuerza de flotación hacia arriba.
Sin embargo, si continúa agregando más energía, el gas en la burbuja se expandirá. Eventualmente, la burbuja se expulsará de la superficie porque la tensión superficial aumenta inversamente con el radio de la burbuja, por lo que la fuerza que la retiene disminuye. Además, a medida que la burbuja aumenta de volumen en la superficie, gana una fuerza de flotación apreciable que supera la tensión superficial. En este punto, la burbuja sube.
De hecho, puede sobrecalentar el agua por encima del punto de ebullición si tiene una superficie que tiene defectos lo suficientemente pequeños, ya que esto hace que sea más difícil atrapar burbujas de gas cuando la superficie está mojada.
De todos modos, las burbujas parecen adherirse a los lados del recipiente porque, para empezar, siempre estuvieron allí, gracias a la tensión superficial. Solo los ves cuando las temperaturas más altas hacen que el gas dentro de ellos se expanda.
Es costoso , en términos de energía, hacer una superficie como la superficie de una burbuja.
Al adherirse a las paredes o al fondo de un recipiente, parte de la superficie queda libre , por lo que es energéticamente favorable permanecer parcialmente adherido hasta que se forme suficiente gas para que la relación entre el área superficial y el volumen de gas alcance algún límite (que depende de la tensión superficial y la naturaleza del líquido y la superficie)
niels nielsen
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