NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2013/nr-i16-bellen-in-een-oververzadigde-vloeistof/

Geprint op :
11 december 2018
16:31:26

De onderzoekers van dit FOM Industrial Partnership Programme bestuderen de groei van bellen in oververzadigde vloeistoffen. Een voorbeeld van een oververzadigde vloeistof is een koolzuurhoudende drank, zoals frisdrank, bier of champagne. Op het moment dat je bijvoorbeeld een champagnefles opent, verlaag je de druk in de fles en verandert de vloeistof van verzadigd naar oververzadigd. Het opgeloste koolzuurgas ontsnapt uit de vloeistof, en vormt bellen die naar de oppervlakte gaan. Als je de fles te onvoorzichtig opent, vormen er zich zelfs zoveel bellen dat de champagne uit de fles spuit.

Bellen in olie
In de natuur ontstaan oververzadigde vloeistoffen als een verzadigde vloeistof verplaatst naar een plaats met een lagere druk, zoals bijvoorbeeld magma dat bij een vulkaanuitbarsting ontsnapt, of aardolie bij het exploiteren van een veld. Aardolie bevindt zich vaak in poreus gesteente. De manier waarop bellengroei plaatsvindt in dat gesteente bepaalt mede of het haalbaar is de aardolie uit de grond te halen.

Om bellengroei in zulke omstandigheden te bestuderen, gebruiken de onderzoekers een high tech sodamachine. Daarin produceren ze een verzadigde koolzuuroplossing bij een druk tot tien bar. Vervolgens brengen ze de oplossing bij een siliciumchip waarin minuscule gaatjes geëtst zijn. Deze gaatjes zijn waterafstotend gemaakt. Daardoor zullen bellen, zodra de druk afneemt, zich vanuit deze gaatjes ontwikkelen. Met deze opstelling kunnen de natuurkundigen bestuderen hoe bellen in de buurt van wanden groeien en hoe groeiende bellen elkaar beïnvloeden.

Groeisnelheid
De onderzoekers vergelijken bijvoorbeeld de groeisnelheid van een bel in drie situaties. Boven de chip groeit een bel het snelst, door convectie (een spontaan optredende stroming rond de bel). Onder de chip wordt convectie gedeeltelijk verhinderd, zodat de bel minder snel groeit. Door de bel tussen twee chips in te laten groeien, kan convectie volledig onderdrukt worden. In dat geval groeit een bel het traagst. 

Het gedrag van een drietal bellen op een rij hangt sterk samen met de onderlinge afstand. Is deze klein genoeg, dan smelten twee bellen samen. Daardoor ontstaat genoeg ruimte voor de derde om door te groeien. Bellen op grotere afstand hebben daarentegen de neiging om gelijk op te groeien.