Ilmakupla

Ilmakupla on pieni kaasukupla, joka sijaitsee nesteessä tai kiinteässä aineessa. Yleisimmin termi viittaa ilmaan tai toiseen kaasuun, joka on jäänyt kiinni nesteeseen tai huokosiin. Ilmakuplat voivat muodostua, kun kaasu erottuu liuoksesta, kun paine tai lämpötila muuttuu, tai kun nesteeseen pääsee ilmavirtauksia tai kaasua liuoksesta.

Kuplan ominaisuudet määräytyvät mm. paineen, lämpötilan ja pinnan jännityksen vaikutuksesta. Kuplan sisällä olevan kaasun paine on ympäristön paineen lisäksi suurempi Laplacein paine-eron vuoksi. Kuplan koko vaikuttaa sen liikkeeseen: pienet kuplat nousevat hitaammin tai voivat liukua nesteessä, suuremmat kuplat nousevat nopeammin kohti pintaa. Kaasun diffuusio sekä nesteen ravistelu ja sekoitus voivat sekä kasvattaa että pienentää kuplia sekä johtaa niiden hajoamiseen.

Ilmakuplia esiintyy monissa yhteyksissä. Luonnossa ne syntyvät vesistöissä kaasun liiallisen liuokkaan vapautumisesta ja biologisesta tuotannosta. Teollisuudessa kuplia muodostuu aeroinnin, kaasujen liuottamisen tai sekoittamisen yhteydessä, mikä voi vaikuttaa virtausten tehokkuuteen ja laitteiden toimintaan. Lääketieteessä pienet mikrokapselit (mikrokuplat) käytetään ultraäänikuvaamissa kontrasti-ainetta, mutta suuret kuplat voivat olla terveysriskin aiheuttajia, esimerkiksi ilmageblua tai emboliaa.

Tutkimuksessa ilmakuplia käsitellään kuplien dynamiikkana: niiden synty, kasvu ja hajoaminen sekä vaikutus nestevirtoihin. Keskeisiä työvälineitä ovat teoreettiset mallit sekä kokeelliset menetelmät, joissa kuplien käyttäytymistä tarkkaillaan esimerkiksi videokuvan tai mikrokuplien kuvantamisen avulla.