luchtbellen

Luchtbellen zijn pockets van gas die zich in een vloeistof bevinden en omgeven zijn door een dunne vloeistoffilm. Het gas in deze bellen is meestal lucht, maar kan ook een ander gas bevatten. Bellen komen voor in maatreeksen van submillimeter tot enkele millimeters in diameter en ontstaan op tal van manieren, zoals door agitaties, belvorming in drank, of wanneer een vloeistof verzadigd gas onder druk verandert en gas uitzet.

De vorm en de stabiliteit van een luchtbel worden bepaald door de onderliggende fysica van vloeistoffen en gas. Het gas in een bel is onder hogere druk dan de omgevende vloeistof vanwege de oppervlaktespanning (dit heet de Laplace-druk). Doordat een bel lichter is dan de vloeistof, ervaren ze een opwaartse kracht (buoyantie) die ze doen opstijgen. Kleine bellen gedragen zich anders dan grote bellen: bij kleine bellen is de beweging vaak goed beschreven door de Stokes-regel, terwijl bij grotere bellen complexere stromingen en vormveranderingen optreden.

Bellen coëxisteren en kunnen uiteenvallen. Ze kunnen uitgroeien door coalescentie wanneer ze elkaar raken of door versnellende stroming. Omgekeerd kunnen bellen uiteenvallen in kleinere bellen bij horizontale wrijving en turbulentie. In de vloeistof kunnen gassen differntiëel uit de bel diffunderen, waardoor de bel kleiner wordt of verdwijnt, of juist nieuw gas in de bel wordt opgenomen bij verzadigde omgevingen.

Luchtbellen komen veel voor in de natuur en technologie: in oceanen en meren als onderdeel van zuurstoftransport, in dranken zoals bier en frisdrank als schuim, bij kookprocessen zoals koken en koken van vloeistoffen, en in industriële processen zoals kolom- en flotation-installaties. Ze zijn ook van belang bij berging van kooldioxide en bij geologische processen zoals degassing van magma. Methoden om bellen te bestuderen omvatten snelle fotografie, hoogspannings- en acoustische technieken en modellering van de gas-vloeistof-interface.