CRITICALIDAD EN UN VASO DE CERVEZA

MARTINELLI, HERNAN; DOMINGUEZ, CLAUDIA; FERNÁNDEZ LEYES, MARCOS; RITACCO, HERNÁN A.

El Calafate

Congreso; XXIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y química Inorgánica; 2023

Introducción: Las espumas, como las observadas en un vaso de cerveza, son dispersiones de un gas en una matriz continua líquida. Las espumas son sistemas metaestables, cinéticamente estabilizados por la presencia de tensoactivos, que evolucionan en el tiempo debido a tres procesos: el drenaje, la coalescencia y el coarsening. Superpuestas a estas tres dinámicas individuales se observan también dinámicas cooperativas, no lineales. La aparición de dinámicas no lineales nos conduce a conceptos tales como fractales, caos, cooperatividad, avalanchas, leyes de potencia, criticalidad, auto-organización, todos términos y conceptos de la Física de la Complejidad que pueden encontrarse al estudiar la dinámica en espumas líquidas. En este trabajo mostramos que ciertas espumas podrían encontrase en estado crítico, donde las propiedades estadísticas de la dinámica están bien descritas por leyes de potencia, y son independientes de las características microscópicas del sistema, como ser la elasticidad interfacial o la tensión superficial.Resultados: Las interfaces líquido-gas fueron caracterizadas mediante tensión superficial dinámica por la técnica de máxima presión de burbuja, gota pendiente y reología de compresión en Balanza de Langmuir. La dinámica de las espumas fue estudiada mediante dispersión múltiple de luz y por análisis del sonido emitido por las burbujas de la espuma al colapsar [1].Encontramos que la dinámica interfacial, en particular la elasticidad de compresión, correlaciona bien, según el modelo de Gennes-Exerowa, con la estabilidad global de las espumas, pero no para todas ellas. Dependiendo de su formulación, algunas espumas presentan dinámicas controladas por fenómenos cooperativos, con eventos de ruptura en cascada.Conclusiones: La dinámica de adsorción de los tensoactivos está correlacionada con la habilidad de formar espumas, pero no directamente con su estabilidad. La estabilidad se correlaciona mejor con la elasticidad compresional interfacial (2D). La dinámica de drenaje depende de la viscosidad interfacial de cizallamiento. El coarsening depende entre otras cosas de la elasticidad interfacial y del tipo de agente estabilizante presente en la interfaz líquido-gas. Todas estas dinámicas se vuelven irrelevantes en presencia de dinámicas colectivas, en avalancha. Ciertas espumas tienen dinámicas que, estadísticamente, quedan bien descritas por leyes de potencia, lo que sugiere que podrían encontrarse en estado crítico. Mostraremos que este escenario depende de la disipación de energía en las espumas.Referencias1) Domínguez, C.; Leyes, M.F.; Cuenca, V.E.; Ritacco, H.A, Langmuir 2020, 36, 15386–15395.