¿Qué determina la ubicación de las burbujas en el agua hirviendo?

Algo un poco diferente a nuestra tarifa habitual. El otro día estaba hirviendo agua en una cacerola para cocinar, y comencé a preguntarme qué causaba la ubicación de las corrientes de burbujas desde el fondo de la cacerola. La corriente de burbujas parece provenir del mismo lugar de la bandeja, ¿es esto una peculiaridad del flujo de fluido? ¿Imperfecciones en la sartén? Estas corrientes de burbujas parecen continuar durante varios minutos hasta que el agua hierve por completo y se vuelve demasiado turbulenta para seguir nada.

¿Alguna idea?

Al menos en mi quemador que es eléctrico, las burbujas se forman en espiral de la misma manera que mi quemador eléctrico aplica calor en espiral. Siempre he asumido que las burbujas se forman en puntos específicos debido a un calentamiento no uniforme. El grosor del metal en la sartén y cómo se aplica el calor son probablemente los factores más importantes. Además, no se quieren formar burbujas cerca de los lados porque se pierde mucho calor por los lados.
Creo que el OP también pregunta sobre los puntos específicos que generan la formación de burbujas, no solo el área general de la sartén. Las burbujas provienen de regiones calientes, sí, pero también de puntos muy específicos dentro de esas regiones.
¿Se forman más burbujas en las aspersiones/asperezas de la superficie?
Solo un comentario, esto parece relacionado de manera abstracta con la formación de estructuras en el universo, que es causada por la falta de simetría. Entonces, si el agua, la presión, la transferencia de calor, etc. tuvieran una simetría perfecta, toda el agua debería convertirse en una burbuja al mismo tiempo.

Respuestas (1)

Según wikipedia

"Para que una burbuja de vapor se expanda, la temperatura debe ser lo suficientemente alta como para que la presión de vapor exceda la presión ambiental (la presión atmosférica, principalmente)"

En Cornell hicieron un estudio de gotas críticas y nucleación , y observaron que la tensión superficial es lo que permite este cambio de presión de vapor y hace que se formen las burbujas. Esto puede ser causado por imperfecciones en la sartén debido al calentamiento de la misma, rayones en la sartén y otras áreas añadidas de nucleación como sal o arena. No debido a las impurezas del agua, aunque diferentes impurezas se calientan a diferentes velocidades que el agua.

(Muy peligroso) Si calienta agua destilada en un recipiente liso (sin puntos de nucleación ni imperfecciones) en el microondas, excede el punto de ebullición porque no se permite la formación de burbujas. En el momento en que agita la taza o agrega algo que rompe la tensión superficial, invoca un cambio de presión de vapor que permite que se produzca la ebullición, de forma bastante violenta porque ha creado nuevos puntos de nucleación.

Cuando calienta metales (soldadura y corte incluidos), crea algo llamado zona afectada por el calor (HAZ) donde la microestructura del material y las propiedades del material mismo se alteran por el proceso de calentamiento. En su sartén, está causando que diferentes materiales en el metal mismo se desplacen (según la ubicación del elemento de calentamiento), que es lo que está ayudando a crear [algunos de los] sitios de nucleación.

La forma de la bandeja, las imperfecciones en la bandeja y la tensión superficial causada por las burbujas y la falta de burbujas en la superficie, y las presiones en la columna de flujo vertical permiten que las burbujas se formen uniformemente, creando corrientes de burbujas ascendentes.

Otras obstrucciones en la sartén como la sal, el arroz y los fideos pegados al fondo de la sartén también pueden ayudar a crear sitios de nucleación.

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