¿Soplar burbujas es un medio decente para remover un líquido?

Question

De vez en cuando me voy a coger a mí mismo con una bebida mezclada en la casa que me gustaría que normalmente se revuelve entre las bebidas debido a los contenidos de la separación. Aún más, ocasionalmente, me voy a tener que dijo bebida mientras se hace algo que implica a mis manos están muy sucias/inutilizable por el acaparamiento de la paja y de la agitación. Aunque supongo que me podría reunir otro utensilio y que en la bebida para revolviendo con las manos sucias, generalmente terminan tratando de revolver con la paja en mi boca. Rápidamente me doy cuenta de que mis esfuerzos son bastante inútiles y de golpe algunas burbujas en mi bebida en un intento de remover.

Sin embargo, yo no estoy muy convencido de que he agitado lo suficiente para que la mezcla de bebida que se han separado para saber si es o no. Es este un medio eficaz? Yo diría que es seguro asumir que este experimento podría excluir a cualquier mezcla que implican reacciones de la humedad o contenido de aire de la respiración.

Me pueden experimentar con algún colorante más tarde esta noche, una vez que mi actual bebidas efectos de desgaste, pero en el mientras tanto, me encantaría ver algunos educadas respuestas.

Answer 1

Me gustaría recomendar la prueba con tinte, en efecto, pero la más común es la sabiduría que un fluido cerca de sus límites se mueve aproximadamente como los límites de movimiento: así, por ejemplo, si usted está modelando un gran estacionamiento durante un huracán, la sabiduría dice que la condición de contorno para la velocidad del viento sobre el pavimento es establecer a cero, y dejar que la simulación de la forma de su propia "capa límite" y lo que sea. Siguiendo esa estrategia, su formación de burbujas en efecto arrastre de estas "capas límite" de fluido con ellos y crear un transporte convectivo hacia arriba.

Es mucho más explicación para llegar a esto, pero si el transporte "mezcla" con el fluido o no, no es una determinada simplemente por el transporte. (Aquí hay un vídeo de YouTube dramáticamente, mostrando la diferencia.) puede ser descrito en dos formas: la forma habitual (a través de un "número de Reynolds"), o de otra forma en la que a veces se ve en biofísica (a través de una "crítica de la fuerza"). La diferencia es que la fuerza crítica de $\rho~\nu^2$ (donde $\nu$ es la viscosidad cinemática $\eta/\rho$) es puramente una propiedad del material y no le importa lo grande o pequeño que son, o qué tan rápido o lento que se está moviendo. Si usted se está ejerciendo una fuerza mayor que la que se mezcla el líquido; si usted se está ejerciendo una pequeña fuerza de que no estás.

Para el agua de esta fuerza es acerca de $1\cdot10^{-9} \text{ N}$, que varían por un factor de aproximadamente 3 (media-orden de magnitud) a través de un humano normal escalas. Para el aire creo que es sólo un medio de orden inferior. Incluso la miel, que es sólo un 36% más denso que el agua, pero es 2200 veces más viscoso o así, sólo trae esto a $3\text{ mN}$ o así.

De todos modos, el resultado de todo esto es que si el agua tiene una densidad de $\rho$, entonces la fuerza neta hacia arriba en una burbuja de diámetro $d$$\rho g \left(\frac\pi 6 d^3 \right)$, lo que equivale esto a $\rho \nu^2$ da un diámetro de $d \approx \sqrt[3]{2 \nu^2/g}$. Para el agua, este crítico de diámetro (debajo de la cual las burbujas de no mezclar el líquido) es sólo de 60 micras-es pequeño, a menos que usted es un microorganismo. Para la miel, por el contrario, está más cerca de 1 cm, así que si usted ve cualquier pequeño ~1mm burbujas en la miel, que no se mezcla el líquido.

El etanol sólo tiene una viscosidad cinemática acerca de un factor de 2 mayor que el agua, por lo que no va a afectar al resultado: burbujas en cualquiera de los verdaderamente se mezcla el líquido.