反气泡的形成与崩溃

比利时的物理学家使用高速摄像机首次观察到液体中“反气泡”的形成、运动和崩溃过程(DorboloSetal.NewJ.Phys .,2 0 0 4 ,5 :1 61 ) .众所周知,气泡是一球形的液体薄膜,里面包着空气,外面又被空气包围着.而反气泡,顾名思义,则是一球形的空气壳,里面包着液体,外面又为液体所包围.在液体中气泡会升到液面上来,而反气泡则沉到液体底部.比利时Liege大学的StephaneDorbolo等缓慢地将肥皂水倒入一个装有同样肥皂水的玻璃容器中.他们观察到在液面下产生了一注液体小球,然后,这注小球破裂成一系列反气泡.反气泡存在了两分钟之久.反气泡崩溃的方…     

稀奇的反泡!

肥皂泡是在空气中的球形液体薄膜,而所谓"反泡(Antibubble)",却是在液体中的球形薄壁气泡.20世纪30年代曾首次有人叙述过反泡但没有很好地研究下去.比利时里吉大学的多博洛(Stephane Dorbolo)说大多数科学家对反泡的存在感到惊奇.     

粘滞液体中落球运动的实验研究

一、引言对于粘滞液体中小球的自由下落运动,一般理论分析认为,小球进入液体之后最初一段做加速运动,经过一段路程l_0后呈现匀速运动。该匀速运动的速度(即收尾速度)v_0可由下式表述 v_0=2/9 (ρ-ρ′)/η gr~2 式中ρ——球体密度;ρ′——粘滞液体密度;r——小球半径;g——重力加速度;η——粘滞液体的粘滞系数。其中从液面至小球开始做匀速运动这段距离l_0是人们极为关注的。然而,粘滞液体中落球运动的整体规律,从液面至进入匀速段的距离l_0的确定,底     

弯液面处的附加压强

由实验可知,在弯液面处存在着附加压强.那么,弯液面处附加压强的规律是什么,它在实际问题中又如何应用呢? 对于平液面,根据静止液体内部的压强公式P=p0+ρgn,式中凡为平液面外的压强,ρ为液体的密度,g为重力加速度,h为液体内部某点的深度,在h→0处,即平液面处,则△p=p-p0→0,这说明压强在平液面处是连续变化的. 对于弯液面,在h→0处,△p=p-p0≠0.通常将弯液面处△p=p-p0称为附加压强,它是由于液体的表面张力产生的.其大小由液体的表面张力系数和液面的弯曲程度决定.这说明压强在弯液面处是不连续变化的.对于给定液体,其附加压强的大小就仅…     

液体薄层中环链状空化泡云结构稳定性分析

为分析超声空化的薄层液体中稳定的环状气泡链结构,本文考虑气泡间次级声辐射影响,得到了表征气泡间相互作用的气泡基本动力学方程以及次Bjerknes力的表达式,数值分析了气泡平衡半径、声波频率和声压对纯液体区可能出现的单气泡所受的次Bjerknes力,发现环形泡链能够吸引液体区内的新生的半径小于2μm的气泡,这可能是一定条件下环形气泡链能够稳定存在的原因.随着驱动声波压力增加,气泡数密度增加,气泡间的耦合作用增强,液体区内的环形泡链结构可能被液体区内出现的大气泡或者气泡团破坏,进而导致环形结构演变成柱状、雾状乃至整个液体区均充满空化泡的情况发生.通过高速摄影机观察了强声场作用下换能器辐射面外侧液体薄层内空化初生至形成空化云团簇的整个过程,在空化云团簇中发现了局部同步崩溃并形成类纯液体薄层的现象,该液体薄层边界随时间振荡持续约4个声周期后被空化云团簇吞没,局部类纯液体区出现的位置具有随机性.实验观察结果和理论预测具有很好的一致性.     

非球形气泡的超声定量检测

超声是检测不透明液体中气泡的有效方法,声散射模型是超声反演技术的核心.经典气泡散射模型通常是基于球形假设及ka≤1 (a为气泡半径,k为入射波的波数),然而实际应用中这些假设并不总能得到满足.本研究针对非球形气泡及ka偏离假设情况,提出一种超声反演定量方案.建立不受ka约束的球形气泡级数背散射f模型,将其与经典Medwin (ka?1)和Anderson (ka≈1)散射f模型进行对比,发现ka偏离引发的散射截面效应仅体现在散射高阶共振峰位置及大小差异上.据此提出:可通过曲线拟合法解决散射截面σ_bs/(πa²)与ka间的多值问题,同时用当量半径a^*对非球形气泡尺寸进行量化.具体首先利用非球形气泡背散射信号的频域信息测定其散射截面σ_bs,再根据σ_bs与非球形当量半径a^*间拟合曲线进行反演,同时利用回波时域信息勾画气泡形状轮廓.反演结果通过高速摄影定量结果进行检验.结果表明:气泡沿之字形路径上升过程中产生非球形形变,当9≤kr₀≤35时,...     

辐射状电场中大量镀金属膜小球运动的实验研究

通过实时观察辐射状电场中大量镀金属膜小球的运动,发现处于不同介质中的小球群体行为完全不同:处于空气中的小球在阴阳两极之间来回杂乱迸射,处于蓖麻油中的小球呈现类蠕虫运动的自组织过程,处于机油和蓖麻油混合介质中的小球表现为类沸腾运动现象.分析表明:空气中的现象成因是小球与电极及相互间所带电荷的异同呈现的静电吸引或排斥结果;黏度度较大的蓖麻油中的现象成因是在电场作用下静电感应和介质极化形成类似于电偶极子链的小球串,小球串的尖端因充放电导致相邻串间时而吸引、时而排斥而呈现出类蠕虫运动;黏性和介电性能比蓖麻油低的混合油中的现象成因是较弱的电偶极子串被局域击穿、气泡破裂和变化的电风作用下的三维杂乱运动.     

关于扩散現象演示的改进

用高二物理课本图80的装置,演示液体的扩散现象时,有两方面的困难:(1)若先灌CuSO_4溶液,然后加水,水落到硫酸铜液面,由于水的冲击作用,使界面模糊。若先灌水,然后把一根玻璃管插到水底,通过玻璃管灌进CuSO_4溶液,但灌进时又往往难以克服空气泡的上升,一旦有空气泡上升,即就不能获得清晰的分界面,(2)CuSO_4溶液和水之间扩散很慢,要在大半节课时间内,学生看到从清晰的界面变成模糊界面是不可能的,在常温下从清晰界面变成模糊界面,非经2—3天不可,要是在上课前两三天作好一瓶,又不能使学生信服。我觉得可以这样改进: 1.两种液体改成水和墨水;     

衣物在潮湿时变暗的光学分析

通过理论推导和实验探究,从反射、折射、吸收方面阐述了衣物在潮湿时会变暗这一现象的产生机理.当衣物被浸湿后,由于光在浸湿液面内的不断反射和折射使得最后反射到人眼的光强大大减弱,同时由于光在液体内的吸收又使反射的光强减弱,从而看到衣物在潮湿时变暗.     

物体在液体中悬浮位置的讨论

固态非溶性物体置入液体中时,其位置有三种情况,一是沉入液体底部;二是浮于液面也就是物体只有一部分浸入液体中,另有一部分露在液面之上;三是悬浮于液体中,即物体全部没入液体之中,但又不沉入底部.第一种情况,物体的位置一目了然,第二种情况物体的浸入深度很容易求得.下面仅对物体悬浮于液体中的第三种情况作一讨论,敬希同行专家批评指教.