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

CLAUDIA DOMINGUEZ; MARCOS D. FERNANDEZ LEYES; HERNÁN RITACCO

Villa de Merlo - San Luis

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

Asociación Física Argentina

Las espumaslíquidas son sistemas dispersos formados por burbujas de gas en una matrizcontinua de líquido. Son sistemas fuera del equilibrio termodinámicoestabilizados cinéticamente mediante sustancias superficialmente activas,tensoactivos. Estos tensoactivos (o surfactantes) se adsorben en la interfazgas-líquido estabilizando las espumas por inhibición de uno o varios de losprocesos responsables de la dinámica en espumas líquidas: el coarsening, eldrenaje y el colapso. El drenaje es flujo de líquido a través de los canalesentre burbujas, el coarsening, la evolución del tamaño de burbuja debido alflujo de gas entre ellas, y la coalescencia o colapso, es la ruptura de los filmslíquidos que separan las burbujas. De estos tres el último es el menoscomprendido de todos y es el objeto del presente trabajo.En elpresente trabajo estudiamos espumas modelo en 2 dimensiones, tanto paraburbujas individuales como para monocapasde burbujas, estabilizadas por un tensoactivo biodegradable de la familia delos tensoactivos GEMINI 12-2-12.A partirdel análisis de curvas de sonido, obtenidas por medio de un micrófono (tipoelectret) y de imágenes de una cámara CCD, relacionamos la energía que liberauna burbuja al romper, el tamaño de la misma, la longitud de onda del sonidoemitido y el tiempo característico de ruptura de una burbuja. Aplicando elmodelo de la cavidad resonante de Helmholtz, verificamos que la longitud deonda varía como el radio de las burbujas a la 3/2 y el tiempo característico deruptura varia como el inverso del cuadrado de la frecuencia fundamental. Porúltimo estudiamos el efecto del cambio de viscosidad mediante agregados deglicerina.En el casode monocapas de burbujas, correlacionamos propiedades de volumen einterfaciales (estructura de agregados, tensiónsuperficial, elasticidad y viscosidad superficiales), que juegan un rol centralen la estabilidad de los films líquidos entre burbujas, con la estabilidad y ladinámica de las espumas obtenidas, focalizándonos nuevamente en el proceso decolapso, pero en este caso, en la presencia de rupturas en cascada. Para elloestudiamos la viscoelasticidad interfacialmediante latécnica de oscilación de barreras en Balanza de Langmuir en función de laconcentración de tensoactivo. Por otro lado, la formación de distintas estructurasde agregados micelares en volumen tiene un impacto en las propiedades interfaciales.Estudiamos la formación de distintas estructuras micelares en función de laconcentración y la influencia de estas estructuras en las dinámicas de cascada,utilizado nuevamente técnicas de análisis de sonido e imágenes. Se observó quela distribución de eventos en el proceso de colapso sigue leyes de potencia conexponentes que dependen de la concentración de tensoactivos.