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(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要?dú)馀菔强茖W(xué)理論中非常常用的一個(gè)概念。大到整個(gè)宇宙，小到我們身邊的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，理論專家們都把這些現(xiàn)象稱為氣泡。從物理化學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)考慮，氣泡是一個(gè)氣體分散在液體中的多相體系。那么這個(gè)分散體系的穩(wěn)定性是怎么樣的，或者說(shuō)一個(gè)氣泡能在溶液中存在多久生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們氣泡總是不穩(wěn)定的，一個(gè)氣泡的命運(yùn)無(wú)非是下面幾種：(1)破裂(2)溶解消失(3)快速長(zhǎng)大，最終浮出水面。仔細(xì)考慮與氣泡有關(guān)的物理化學(xué)過(guò)程，你會(huì)慢慢發(fā)現(xiàn)生活中最

2、常見的氣泡現(xiàn)象根本就不簡(jiǎn)單。首先，氣泡有一個(gè)氣液界面，這個(gè)界面有特定的力學(xué)性質(zhì)；當(dāng)氣泡溶解或者長(zhǎng)大的時(shí)候，氣液界面上會(huì)發(fā)生傳質(zhì)；。而且氣泡大小發(fā)生變化會(huì)驅(qū)動(dòng)周圍的溶液一起流動(dòng)。這三個(gè)過(guò)程會(huì)相互影響，或者說(shuō)氣泡是一個(gè)界面?zhèn)髻|(zhì)流動(dòng)相互耦合的動(dòng)態(tài)體系。本文將會(huì)在簡(jiǎn)化的條件下，著重研究氣液界面上的傳質(zhì)對(duì)氣泡穩(wěn)定性的影響。第一章，我t1’]從熱力學(xué)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(duì)氣泡穩(wěn)定性的影響，最后給氣

3、泡的穩(wěn)定性下一個(gè)明確的定義。第二章，我們將從動(dòng)力學(xué)角度具體討論氣泡的壽命，應(yīng)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(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是在固液界面上納米尺度的氣泡。我們目前對(duì)其性質(zhì)所知甚少，從已有的文獻(xiàn)來(lái)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(shuō)作者的主觀意愿。但是有一點(diǎn)很明確：納米氣泡可以在圃液界面上穩(wěn)定的存在很長(zhǎng)時(shí)間。第

4、三章我們將從兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，討論兩個(gè)新的納米氣泡的性質(zhì)：上海師范大學(xué)碩士學(xué)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