Resuelto un enigma físico de hace un siglo por un estudiante

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enigma físico
Wassim Dhaouadi a la derecha, John Kolinski a la izquierda – Imagen: Twitter: @EPFLEngineering

¿Por qué las burbujas de gas en tubos verticales estrechos parecen permanecer atrapadas en lugar de elevarse?

Los físicos inicialmente observaron este fenómeno hace casi un siglo, sin embargo, no pudieron encontrar una explicación: en teoría, las burbujas de aire no deberían encontrar resistencia a menos que el fluido esté en movimiento, de esta manera una burbuja de aire atascada no debería encontrar resistencia.

Ahora, un estudiante de EPFL (Escuela Politécnica Federal de Lausana) ha resuelto este misterio. Wassim Dhaouadi pudo ver no solo la delgada película de líquido, sino también medirla y describir sus propiedades, algo que nunca antes se había hecho. Ha demostrado que las burbujas no estaban pegadas, como pensaban los científicos anteriormente, sino que se movieron hacia arriba excepcionalmente despacio.

Dhaouadi utilizó un método de interferencia óptica para medir la película que tenía solo unas pocas docenas de nanómetros de espesor. La técnica implicaba dirigir la luz sobre una burbuja de aire dentro de un tubo estrecho y analizar la intensidad de la luz reflejada. Utilizando la interferencia de la luz reflejada desde la pared interna del tubo y la superficie de la burbuja, estimaron correctamente el grosor de la película.

Burbuja de aire – Crédito: EPFL

Dhaouadi también descubrió que la película cambia de forma si se aplica calor a la burbuja y vuelve a su forma original una vez que se elimina el calor. El jefe de laboratorio, John Kolinski, dijo: «Este descubrimiento refuta las teorías más recientes de que la película se drenaría a espesor cero. También muestran que las burbujas se están moviendo, aunque demasiado lento como para ser vistas por el ojo humano. Debido a que la película entre la burbuja y el tubo es tan delgada, crea una fuerte resistencia al flujo, reduciendo drásticamente el aumento de las burbujas.»

«Estaba feliz de llevar a cabo un proyecto de investigación temprano en mi plan de estudios. Es una nueva forma de pensar y aprender, y era bastante diferente de un conjunto de tareas donde sabes que hay una solución, aunque puede ser difícil de encontrar. Al principio, no sabíamos si habría una solución para este problema», dice Dhaouadi. «Wassim hizo un descubrimiento excepcional en nuestro laboratorio. Nos alegró tenerlo trabajando con nosotros», añade Kolinski.

Estos hallazgos se relacionan con la investigación fundamental, pero podrían usarse para estudiar la mecánica de fluidos a escala nanométrica, especialmente para sistemas biológicos.

El estudio se presenta en la revista Physical Review Fluids.

 

Fuente: Tech Explorist

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