Estudio del colapso de espumas líquidas mediante sonido e imágenes: Aplicación del modelo de resonancia de Helmholtz.

CLAUDIA DOMINGUEZ; MARCOS FERNÁNDEZ-LEYES; HERNÁN RITACCO

Merlo, San Luis

Congreso; 100a Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2015

Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas y Naturales (UNSL)

Las espumas líquidas son sistemas dispersos formados por burbujas de gas en una matriz continua de líquido. Son sistemas fuera del equilibrio termodinámico estabilizados cinéticamente mediante sustancias superficialmente activas, tensoactivos. Estos tensoactivos (o surfactantes) se adsorben en la interfaz gas-líquido estabilizandolas espumas por inhibición de uno o varios de los procesos responsables de la din ́amica en espumas líquidas: el coarsening, el drenaje y el colapso. El drenaje es flujo de líquido a través de los canales entre burbujas, el coarsening, la evolución del tamaño de burbuja debido al flujo de gas entre ellas, y la coalescencia o colapso, es la ruptura de los films líıquidos que separan las burbujas. De estos tres el último es el menos comprendido de todos y es el objeto del presente trabajo.En el presente trabajo estudiamos espumas modelo en 2 dimensiones, tanto para burbujas individuales como para monocapas de burbujas, estabilizadas por un tensoactivo biodegradable de la familia de los tensoactivos GEMINI 12-2-12. A partir del análisis de curvas de sonido, obtenidas por medio de un micrófono (tipo electret) y de imágenesde una cámara CCD , relacionamos la energía que libera una burbuja al romper, el tamaño de la misma, la longitud de onda del sonido emitido y el tiempo característico de ruptura de una burbuja. Aplicando el modelode la cavidad resonante de Helmholtz, verificamos que la longitud de onda varía como el radio de las burbujas a la 3/2 y el tiempo  cacterístico de ruptura varia como el inverso del cuadrado de la frecuencia fundamental. Por último estudiamos el efecto de la viscosidad, mediante agregados de glicerina. En el caso de monocapas de burbujas, correlacionamos propiedades de volumen e interfaciales (estructura deagregados, tensión superficial, elasticidad y viscosidad superficiales), que juegan un rol central en la estabilidad de los films líquidos entre burbujas, con la estabilidad y la dinámica de las espumas obtenidas, focalizándonos nuevamente en el proceso de colapso, pero en este caso, en la presencia de rupturas en cascada. Para ello estudiamos la viscoelasticidad interfacial mediante la técnica de oscilación de barreras en Balanza de Langmuir en función de la concentración de tensoactivo. Por otro lado, la formación de distintas estructuras de agregadosmicelares en volumen tiene un impacto en las propiedades interfaciales. Estudiamos la formación de distintas estructuras micelares en función de la concentración y la influencia de estas estructuras en las dinámicas decascada, utilizado nuevamente técnicas de análisis de sonido e imágenes. Se observó que la distribución de eventos en el proceso de colapso sigue leyes de potencia con exponentes que dependen de la concentración detensoactivos.