La fisica dietro la costruzione di una bolla di sapone permanente
Soffiare bolle di sapone, oltre ad essere il passatempo preferito dai bambini, è anche una forma d’arte e un argomento di interesse per i fisici. Emmanuelle Rio, François Boulogne, Marina Pasquet e Frédéric Restagno del Laboratorio di Fisica dello Stato Solido dell’Università di Paris-Saclay studiano da anni le bolle, cercando di comprendere i diversi processi svolti da queste strutture apparentemente innocue.
“Le bolle sono importanti perché compaiono in molti luoghi, inclusi prodotti per il bucato, cosmetici, materiali da costruzione e anche in natura. Ad esempio, la schiuma del mare svolge un ruolo in termini di scambi tra l’atmosfera e il mare.
Ora, il team ha descritto un evento chiave nella vita delle bolle: quando scoppiano.
misura della temperatura
In uno studio recente, ha creato Boulogne e Rio Il ruolo della temperatura dalla superficie delle bolle nella loro stabilità. In alcuni casi, l’invecchiamento e lo scoppio delle bolle erano associati allo spessore dello strato di sapone. Recentemente, i ricercatori hanno iniziato ad associare l’assottigliamento dello strato di sapone all’evaporazione. Tuttavia, nel nostro studio, abbiamo indicato che il trasferimento di calore, che è correlato all’evaporazione, non è stato preso in considerazione”, ha affermato Boulogne.
Per esplorare questo aspetto, i ricercatori hanno misurato la temperatura superficiale delle bolle e hanno riscontrato una differenza significativa rispetto alla temperatura ambiente. “La temperatura superficiale delle bolle può scendere fino a 8 gradi Celsius”, ha detto Boulogne.
Boulogne ha affermato che mentre esiste un legame tra la temperatura e l’invecchiamento delle bolle, l’effetto delle temperature più basse sul tempo di scoppio delle bolle è ancora poco conosciuto e probabilmente rimarrà tale per un po’. “Finora non disponiamo di un modello in grado di fare questa previsione. Comprendere la stabilità delle bolle è una sfida che richiederà molti decenni”, ha affermato.
Ha visto che c’erano molti fattori da considerare quando si trattava di stabilità della bolla. Ciò include la temperatura, la velocità di evaporazione, l’assottigliamento del film, la rigenerazione delle frange (il fenomeno di piccoli punti, che sono più sottili e più leggeri dello strato circostante, che salgono verso l’alto) e la geometria. Riunire tutti questi fattori in un unico modello è una grande sfida”.
Costruisci la bolla perfetta
Anche se prevedere che le bolle si stabilizzeranno in diversi scenari potrebbe richiedere del tempo, ha sottolineato Rio Combinazione perfetta di ingredienti Per far durare più a lungo le bolle e allo stesso tempo essere facili da creare.
La chiave della longevità è la glicerina. Altri ingredienti includono un lungo polimero come la gomma di guar naturale e il “rapporto ottimale” di detersivo per piatti. “Se aggiungi più detersivo per piatti, diventa più facile che si formino le bolle. Tuttavia, la loro durata si accorcia. Ecco perché è necessario trovare la giusta quantità di detersivo per piatti per garantire che le bolle durino abbastanza a lungo e si formino facilmente .”
Lavorando con l’artista francese Pierre-Yves Vozier, specializzato in bubble art, Rieu e i suoi colleghi hanno sviluppato la ricetta, che consiste in 40 millilitri di detersivo per piatti, 100 millilitri di glicerina e 1 grammo di un lungo polimero come il guar naturale. La gomma viene mescolata in 1 litro di acqua. Utilizzando questa ricetta, Rio ha realizzato nel suo laboratorio delle bolle di 5 cm di diametro che sono durate un’ora.
Sebbene l’aggiunta di glicerina possa rendere le bolle più stabili, Rio ha affermato che l’effetto di altri ingredienti sulla stabilità delle bolle è ancora una questione aperta. “La glicerina è una molecola d’acqua che può aiutare ad addensare l’acqua. Ma sappiamo che anche i tensioattivi (detersivo per piatti) e il polimero influenzano l’evaporazione. Pertanto, il prossimo passo del nostro studio è scoprire come la nostra ricetta influisce sull’evaporazione”.
L’evaporazione, che non è ancora del tutto compresa, è solo uno dei fenomeni che gioca un ruolo nello scoppio delle bolle, ha aggiunto Rio. “Devi anche considerare la gravità, che contribuisce all’assottigliamento della superficie causando la fluttuazione dello spessore del film. Tutto ciò rende molto difficile prevedere quando scoppierà una bolla.
Dhananjay Khadilkar è un giornalista che vive a Parigi.
