Pufak (Fizika)

Vikipediya, ochiq ensiklopediya
Suvga shoʻngʻshidan koʻtarilgan havo pufakchalari
Havoda suzayotgan sovun pufagi

Pufak — bu bir moddaning boshqasidagi globulasi, odatda suyuqlikdagi gaz[1]. Marangoni effekti tufayli pufakchalar immersiv moddaning yuzasiga yetib borganda buzilmagan holda qolishi mumkin.

Umumiy misollar[tahrir | manbasini tahrirlash]

Pufakchalar kundalik hayotda koʻp joylarda uchraydi, masalan:

Fizika va kimyo[tahrir | manbasini tahrirlash]

Pufakchalar hosil boʻlganda sharsimon shakllarga birlashadi, chunki bu shakllar pastroq energiya holatiga ega. Buning ortidagi fizika va kimyo hodislari uchun yadrolanishga qarang.

Tashqi koʻrinish[tahrir | manbasini tahrirlash]

Alkogolsiz ichimlikda koʻtarilgan gaz pufakchalari

Pufakchalar ular atrofdagi moddadan farqli sindirish koʻrsatkichiga (RI) ega boʻlganligi uchun koʻzga koʻrinadi. Masalan, havoning RI qiymati taxminan 1,0003 va suvning RI taxminan 1,333 ni tashkil qiladi. Snell qonuni elektromagnit toʻlqinlar turli RI boʻlgan ikkita muhit orasidagi interfeysda yoʻnalishni qanday oʻzgartirishini tavsiflaydi; Shunday qilib, pufakchalarni sinishi va ichki koʻzgudan aniqlash mumkin, garchi suvga botgan va botiruvchi muhit shaffof boʻlsa ham.

Yuqoridagi tushuntirish faqat bitta muhitning boshqa muhitga botgan pufakchalari uchun amal qiladi (masalan, alkogolsiz ichimlik ichidagi gaz pufakchalari); sovun pufakchasining hajmi yorugʻlikni juda koʻp buzmaydi va faqat yupqa plyonkali difraksiya va aks etish tufayli membrana pufakchasini koʻrish mumkin.

Qoʻllanilishi[tahrir | manbasini tahrirlash]

Yadrolanish ataylab induksiya qilinishi mumkin, masalan, qattiq jismda pufakchani yaratish uchun.

Tibbiy ultratovush tekshiruvida kontrastni kuchaytirish uchun kontrast modda deb ataladigan kichik kapsulalangan pufakchalar qoʻllaniladi.

Issiqlik inkjet bosib chiqarishda bugʻ pufakchalari aktuator sifatida ishlatiladi. Ular vaqti-vaqti bilan boshqa mikrosuyuqlik dasturlarda aktuator sifatida ishlatiladi[2].

Delfinlar va kitlar kabi dengiz sutemizuvchilari oʻyin-kulgi yoki ov vositasi sifatida pufakchalardan foydalanadilar. Aeratorlar pufakchalarni inʼektsiya qilish orqali suyuqlikdagi gazning erishiga olib keladi.

Pufakchalar kimyo va metallurgiya muhandislari tomonidan distillash, absorbsiya, flotatsiya va quritish kabi jarayonlarda qoʻllaniladi. Murakkab jarayonlar koʻpincha massa va issiqlik uzatishni hisobga olishni talab qiladi va suyuqlik dinamikasi yordamida modellashtiriladi[3].

Yulduzburunli mol va amerikalik suv sichqonchasi burun teshigidan tez nafas olib, pufak hosil qilib, suv ostidagi hidni seza oladi[4].

Yerdagi hayotning kelib chiqishi boʻyicha olib borilgan tadqiqotlar shuni koʻrsatadiki, pufakchalar hayot uchun prekursor molekulalarini toʻplashda ajralmas rol oʻynagan boʻlishi mumkin, bu funksiya hozirda hujayra membranalari tomonidan bajariladi[5].

Pulsatsiya[tahrir | manbasini tahrirlash]

Pufakchalar buzilganda (masalan, suv ostida gaz pufakchasi yuborilganda) devor tebranadi. Koʻpincha u shaklidagi ancha katta deformatsiyalar bilan vizual ravishda niqoblangan boʻlsa-da, tebranishning bir komponenti pufakcha hajmini oʻzgartiradi (yaʼni pulsatsiya), bu tashqi ovoz maydoni boʻlmaganda, pufakning tabiiy chastotasida sodir boʻladi. Pulsatsiya akustik jihatdan tebranishning eng muhim tarkibiy qismidir, chunki gaz hajmini oʻzgartirib, uning bosimini oʻzgartiradi va pufakning tabiiy chastotasida tovush chiqishiga olib keladi. Suvdagi havo pufakchalari uchun katta pufakchalar (sezilarsiz sirt tarangligi va issiqlik oʻtkazuvchanligi) adiabatik pulsatsiyalardan oʻtadi, yaʼni suyuqlikdan gazga yoki aksincha, issiqlik oʻtkazilmaydi. Bunday pufakchalarning tabiiy chastotasi quyidagi tenglama bilan aniqlanadi[6][7]:

bu yerda:

  • gazning oʻziga xos issiqlik nisbati
  • barqaror holat radiusidir
  • barqaror holatdagi bosimdir
  •  — atrofdagi suyuqlikning massa zichligi

Suvdagi havo pufakchalari uchun kichikroq pufakchalar izotermik pulsatsiyaga uchraydi. Quyida sirt tarangligi σ (deyarli hisobga olinmaydigan yopishqoqligi)[7] kichik pufakchalar uchun mos keladigan tenglama berilgan.

Suv ostida qolib ketgan qoʻzgʻatilgan pufakchalar suyuqlik tovushlarning asosiy manbai hisoblanadi, masalan, boʻgʻimlarning yorilishi paytida[8], va yomgʻir tomchisi suv yuzasiga taʼsir qilganda[9][10].

Shuningdek qarang[tahrir | manbasini tahrirlash]

Maʼlumotnomalar[tahrir | manbasini tahrirlash]

  1. Subramanian, R. Shankar. The Motion of Bubbles and Drops in Reduced Gravity (en). Cambridge University Press, 2001-04-09. ISBN 9780521496056. 
  2. R. J. Dijkink, J. P. van der Dennen, C. D. Ohl, A. Prosperetti,The ‘acoustic scallop’: a bubble-powered actuator, J. Micromech. Microeng. 16 1653 (2006)
  3. Weber. Bubbles, Drops and Particles. New York: Dover Publications, 1978. ISBN 978-0-486-44580-9. 
  4. Roxanne Khamsi. „Star-nosed mole can sniff underwater, videos reveal“.
  5. Whitcomb, Isobel. „The Key to Life's Emergence? Bubbles, New Study Argues“. LiveScience (6-avgust 2019-yil). Qaraldi: 8-yanvar 2022-yil.
  6. Minnaert, Marcel, On musical air-bubbles and the sounds of running water, Phil. Mag. 16, 235-248 (1933).
  7. 7,0 7,1 Leighton, Timothy G., The Acoustic Bubble (Academic, London, 1994).
  8. Chandran Suja, V.; Barakat, A. I. (2018-03-29). "A Mathematical Model for the Sounds Produced by Knuckle Cracking" (En). Scientific Reports 8 (1): 4600. doi:10.1038/s41598-018-22664-4. ISSN 2045-2322. PMID 29599511. PMC 5876406. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=5876406. 
  9. Prosperetti, Andrea; Oguz, Hasan N. (1993). "The impact of drops on liquid surfaces and the underwater noise of rain". Annual Review of Fluid Mechanics 25: 577–602. doi:10.1146/annurev.fl.25.010193.003045. 
  10. Rankin. „Bubble Resonance“. The Physics of Bubbles, Antibubbles, and all That (iyun 2005). Qaraldi: 9-dekabr 2006-yil.