Meglepően hűvösek a szappanbuborékok

Szappanbuborékra leginkább szórakozásként, gyerekjátékként gondolunk, mivel a hétköznapi életben e formában találkozunk vele, ám a hártyák, buborékok stabilitása számos ipari alkalmazás számára is lényeges kérdés, és az üveggyártástól az üdítőitalokon át a vulkánok működéséig rengeteg területet érint e téma.

A szappanbuborék-fújó készletekben egy műanyag hurokkal, gyűrűvel tudjuk kiemelni a buborékhoz szükséges hártyát a szappanos oldatból, vagy házilag, vékony drótból is készíthetünk ilyen hurkot. Egy francia kutatócsoport vizsgálta a szappanbuborékok vékony hártyájának stabilitását, és eközben különös hőmérséklet-eltérést vettek észre. Miután ez kiderült, a méréseikkel e kérdésre koncentráltak: egy speciális, hőérzékelő drótszenzorból készített hurok szolgált a hártya kereteként, s így folyamatosan követni tudták annak hőmérsékletét, számolt be az Amerikai Fizikai Társaság (APS).

Mindezt amiatt tették, mert az elméleti kutatások arra utaltak, a buborékok és a hártyák stabilitásában fontos szerepe van a párolgásnak, s e tulajdonság egyszerűen azzal is jár, hogy lehűl a hártya, a buborék. Korábban a buborékokkal, hártyákkal végzett kísérletekben a szakemberek úgy számoltak, hogy a hártya és a környezet hőmérséklete végig azonos volt, most azonban igen jelentős különbséget is mértek, akár 8 Celsius-fokkal is hűvösebb lehetett a buborék, mint a környezete!

A kutatók egyszerű, mosogatószerből és glicerinből készült vizes oldatot használtak, különböző koncentrációkban, s különféle relatív páratartalom esetén végezték el a méréseket. A glicerinről érdemes tudni, hogy növeli a buborékok élettartalmát (ezért is fontos alkotóelem az óriásbuborékok alapanyagában), de csökkenti a párolgásukat is. A kísérletekhez 10 százalékos, vagy annál nagyobb kiinduló glicerin-koncentrációt használtak, ez elég hosszú életűvé tette a hártyákat ahhoz, hogy a méréseket elvégezhessék.

A glicerin arányának növekedésével a hártya hőmérséklete nőtt. Emiatt, ahogy a párolgás révén egyre nagyobb lett a glicerin koncentrációja a hártyát alkotó oldatban, az nemcsak egyre lassabban párolgott, de egyre lassabban is hűlt. A felfedezett folyamat szerint a buborék születése hőmérséklet-csökkenéssel jár, ám a buborék élettartama során aztán megfordul a folyamat, s melegedni kezd, végül elérve a környezet hőmérsékletét a folyamat megáll.

Az még kérdéses, hogy a jelentős hőmérséklet-különbségek milyen hatással lehetnek a stabilitásra, ráadásul, mivel ezek a hártyák belső áramlásokkal rendelkeznek (ezt a buborék vagy hártya felszínének mintázatában láthatjuk is), a hőmérséklet még magán a hártyán is változatos lehet. Ha erősen lehűl az oldat, akkor elméletben akár a kristályok kialakulása is beindulhat benne, ez pedig egy olyan folyamat, amelyre különösen oda kell figyelni az ipari alkalmazásokban.