Zeepbeldiameter

Moderator: physicalattraction

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Reageer
Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 5.581

Zeepbeldiameter

Als je zeepbellen blaast ontstaan er kleine en grote bellen (diameter 1 tot 10 cm). Als ze dichtbij blijven zweven zie je de kleuren veranderen, omdat het zeepsop verdampt en de wand dunner wordt, tot de bellen tenslotte kapot gaan. Wat me opviel is
  • dat de diameter van de individuele bellen niet verandert tijdens het verdampen
  • dat grote bellen ongeveer dezelfde verdampingstijd hebben als de kleine.

Is dat logisch?

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 10.090

Re: Zeepbeldiameter

jkien schreef: vr 10 mei 2024, 20:21
  • dat de diameter van de individuele bellen niet verandert tijdens het verdampen
  • dat grote bellen ongeveer dezelfde verdampingstijd hebben als de kleine.

Is dat logisch?
* dat de diameter van de individuele bellen niet verandert tijdens het verdampen
De oppervlaktespanning zal heel laag zijn (zeep), de druk binnen de bel nauwelijks groter dan erbuiten.
Die oppervlaktespanning, en dus de druk, zullen niet veranderen tijdens het verdampen. Dus blijft de bel even groot.
Tenzij er voldoende waterdamp aan het binnenoppervlak verdampt om de bel groter te maken.
Maar, stel, aan beide zijden van het vlies verdampt evenveel. Stel, het vlies is een micron dik, ga uit van een verduizendvoudiging van het volume bij verdampen. Dan komt er maar een halve mm gas bij aan de binnenkant. Maar voor die tijd is de bel al gesprongen.
Verder zal binnen de bel de waterdamp al dicht tegen de verzadigingsdruk zitten zodat daar weinig verdampt.

*dat grote bellen ongeveer dezelfde verdampingstijd hebben als de kleine.
Ik vermoed dat de verdamping aan het oppervlak van een kleine bel niet veel zal schelen met die aan het oppervlak van een grotere.

Berichten: 876

Re: Zeepbeldiameter

Wel als de dikte van de belwand "gelijk" is
Dan is de het verdampingsoppervlak per inhoud (van de belwand) immers gelijk

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 5.581

Re: Zeepbeldiameter

jkien schreef: zo 26 jun 2016, 13:28 De valsnelheid v van een sferische zeepbel (met straal r en wanddikte b) kun je afleiden uit
Fz= Fw  →  mg = ½ CD π r2 ρlucht v2  →  v = √ (8bg/CD· ρwaterlucht).
De snelheid is onafhankelijk van r, als CD dat ook is.   Bron: leerboek

Omgekeerd kun je de zeepvliesdikte berekenen uit de valsnelheid. Valsnelheid 0.1 m/s en CD ≈ 0.5 betekent dan een zeepvliesdikte b = v2 CD/(8g) ρluchtwater  = 100 nm. Dat valt binnen de realistische range van 10 - 1000 nm.   (SBW)

Net als in het oude topic van het bovenstaande citaat, over de valsnelheid van een zeepbel, wilde ik weer eens de wanddikte berekenen van een vallende zeepbel. Niet alleen bij de grootste snelheid, in het begin als de wand het dikst is, maar ook bij de kleinste snelheid, aan het eind vlak voordat de bel uit elkaar spat, als de zeepbel zijn kleur en glans verloren heeft. In theorie zou het verdampen kunnen doorgaan tot de wanddikte nul is, maar dan zou de zeepbel ook duidelijk tot stilstand moeten komen. De praktijk is anders, je ziet dat de zeepbel op het eind als hij barst nog een zekere valsnelheid heeft, de wanddikte is dus niet nul.

Resultaat: De beginsnelheid van 0.5 m/s correspondeert met een wanddikte van 2.0 µm; de eindsnelheid van 0.15 m/s correspondeert met 0.2 µm.


Vervolgens de massa van een zeepbel met een diameter van 6 cm afgeleid uit de wanddikte, met m = 4 π r2 b ρwater. Die 6 cm is de gemiddelde zeepbeldiameter die de gebruikte bellenblaasring oplevert. De begindikte van 2.0 µm correspondeert met een massa van 23 mg; de einddikte van 0.2 µm correspondeert met 2 mg.
Direct wegen van een zeepbel vereist een gevoelige weegschaal. Ik heb een oude weegschaal gebruikt met een resolutie van 1 mg, maar hij fluctueert. Om de fluctuaties te verminderen heb ik tien zeepbellen in een netje gevangen.

Resultaat: Het netje werd daardoor in totaal 12 mg zwaarder, per zeepbel is dat 1 mg.

Dat is minder dan verwacht, misschien doordat er veel zeepsop is verdampt in de tijd tussen vangen en wegen. In de lucht van vandaag (22°C, RH 55%) verdampt, ter vergelijking, een vrije zeepbel in een halve minuut.

Reageer