氣泡的穩(wěn)定性-從宏觀尺度到納米尺度.pdf

1、上海師范大學碩士學位論文摘要摘要氣泡是科學理論中非常常用的一個概念。大到整個宇宙，小到我們身邊的經(jīng)濟現(xiàn)象，理論專家們都把這些現(xiàn)象稱為氣泡。從物理化學的觀點來考慮，氣泡是一個氣體分散在液體中的多相體系。那么這個分散體系的穩(wěn)定性是怎么樣的，或者說一個氣泡能在溶液中存在多久生活經(jīng)驗告訴我們氣泡總是不穩(wěn)定的，一個氣泡的命運無非是下面幾種：(1)破裂(2)溶解消失(3)快速長大，最終浮出水面。仔細考慮與氣泡有關(guān)的物理化學過程，你會慢慢發(fā)現(xiàn)生活中最

2、常見的氣泡現(xiàn)象根本就不簡單。首先，氣泡有一個氣液界面，這個界面有特定的力學性質(zhì)；當氣泡溶解或者長大的時候，氣液界面上會發(fā)生傳質(zhì)；。而且氣泡大小發(fā)生變化會驅(qū)動周圍的溶液一起流動。這三個過程會相互影響，或者說氣泡是一個界面?zhèn)髻|(zhì)流動相互耦合的動態(tài)體系。本文將會在簡化的條件下，著重研究氣液界面上的傳質(zhì)對氣泡穩(wěn)定性的影響。第一章，我t1’]從熱力學角度將氣泡的穩(wěn)定性概念化，著重討論環(huán)境(溫度，外界壓力，溶液中氣體濃度)對氣泡穩(wěn)定性的影響，最后給氣

3、泡的穩(wěn)定性下一個明確的定義。第二章，我們將從動力學角度具體討論氣泡的壽命，應用不同的初始條件和邊界條件，研究這些條件的物理意義，以及它們是怎么影響氣泡的穩(wěn)定性。在第三章，著重解釋納米氣泡的性質(zhì)。納米氣泡是最近十幾年提出的新概念，簡單的來說就是在固液界面上納米尺度的氣泡。我們目前對其性質(zhì)所知甚少，從已有的文獻來看，很多關(guān)于納米氣泡的結(jié)論都比較依賴于解釋，或者說作者的主觀意愿。但是有一點很明確：納米氣泡可以在圃液界面上穩(wěn)定的存在很長時間。第

4、三章我們將從兩個實驗現(xiàn)象出發(fā)，討論兩個新的納米氣泡的性質(zhì)：上海師范大學碩士學位論文摘要AbstractBubbleisaverycommonconceptinmanyscientificareasFromthewholeuniversitytotheeconomicphenomenaaroundUS，theyarealltreatedasbubblesbythetheoristsFromaphysicochemicalviewabubb

5、leisaglobuleofonesubstanceintoanotherusuallygasinaliquidSohowlongdoesabubbleCanlive7Fheexperiencestellthatbubblesarealwaysunstableandendinthefollowingthreesituations，(1)Rupture(2)Dissolvedinthesolution(3)Growingtodetacht

6、hewall，andfinallyfloatoutthesolutionAdeliberationwillletyourecognizethatthisproblemisnoteasyFirst，theliquid／gasofbubblesinterfacehasuniquemechanicalpropertiesWhenbubblesaredissolvingorgrowing，themasstranspolaroccursatthe

7、liquid／gasinterfaceMoreoverthemovinginterfacewilldrivetheconvectiveflowinthesolutionInsummarythebubblephenomenonisadynamicalsysteminvolvedmultiphysicsIntiffsthesis，wefocusonthemasstransportattheliquid／gasinterfacetostudy

8、the●stabilityofbubblesInchapterone，weconceptualizethestabilityofbubblesusingthermodynamicsInchaptertwo，westudythedissolutionkineticsanddiscussthedependenceoflifetimeonvariedboundaryconditionsNanobubblesarerelativenewconc

9、eptsininterfacialscienceTheyCanbesimplyregardedasnanoscopicgaseousbubblesformedattheinterfacewhenliquidsencountersolidsHowever，thesurprisingstabilityofnanobubblesrunscountertoclassicalthermodynamicsTheextrapressureinside

10、thebubblesshouldbeSOhighthatthebubblesshoulddissolvealmostimmediatelyInchapterthree，westartfromtwonewexperimentsandproposetwonewpropertiesofnanobubbles，ie(1)Themasstransportoccurredatliquid／gasinterfaceisveryslow(2)Nanob