¿Por qué no sube una burbuja en un desinfectante de manos espeso?

Question

Aquí hay una imagen de una burbuja atrapada dentro de un grueso desinfectante de manos.

¡Estas burbujas nunca suben a pesar de no pegarse a las paredes! Simplemente permanecen inmóviles, en medio del líquido, a pesar de las fuerzas de flotación.

¿Qué los mantiene inmóviles?

Answer 1

Ya que mencionas en los comentarios que te lanzan palabras como "tensión superficial y fluidos no newtonianos", evitaré usarlas sin explicación en la respuesta.

La forma más sencilla de explicarlo, sin entrar de lleno en estas dinámicas (que de todas formas no creo que sea necesario) es considerar la resistencia viscosa, y la fuerza de flotación.

La resistencia viscosa se debe al viscosidad del fluido que causa resistencia al movimiento (si no estás familiarizado con la viscosidad y no quieres intentar averiguarlo en Wikipedia, es básicamente lo "espeso" que se siente el fluido, lo mucho que se resiste a fluir). En una mezcla de desinfectante de manos, el fluido tiene una viscosidad bastante alta, especialmente en comparación con el agua (para ver lo que quiero decir, intente verter el desinfectante de manos sin apretar, tardará un tiempo si quiere salir). Esta viscosidad relativamente alta crea grandes fuerzas de arrastre que resistirán el movimiento de la burbuja (es un poco más complicado que los simples modelos de arrastre, especialmente para un gel como éste; pero eso es dinámica de fluidos de nivel superior y quizás ciencia de los materiales).

Esta fuerza de arrastre viscosa se opondría a los intentos de la flotabilidad por moverlo. Utilizando un simple ecuación de arrastre veríamos un pequeño pero gradual movimiento hacia arriba; ya que la ecuación de arrastre sólo da una fuerza de arrastre cuando hay una velocidad relativa entre ellas. Es posible que las burbujas fluyan a un ritmo difícil de notar. Véase, por ejemplo experimentos de caída de tono donde los efectos viscosos pueden frenar tanto las cosas que apenas parecen comportarse como fluidos.

No soy un experto en fluidos no newtonianos, así que es posible que la burbuja sea capaz de detenerse completamente debido a algunos efectos de orden superior que la ecuación de arrastre no consideraría. No sé lo suficiente sobre eso como para decirlo, pero puede que esté fuera del alcance de lo que querías saber de todos modos. Haciendo una simple búsqueda, creo que el efecto de detenerse completamente podría explicarse considerando el desinfectante como un Bingham Plastic que puede resistir una cierta cantidad de tensión antes de ceder; como lo haría un fluido newtoniano ante cualquier cantidad de tensión.