Treballs premiats

Escumes i bombolles de sabó: aproximació a algunes de les seves propietats físiques

Escumes i bombolles de sabó: aproximació a algunes de les seves propietats físiques

Detall

Àmbit temàtic: FÍSICA
Edició: Premiats 2012

Àrea:Física aplicada

Centre: Institut Frederic Mompou, Sant Vicenç dels Horts

Autors: Laura Pérez Denia/Laura Rubio Pérez

Nivell educatiu: Segon de batxillerat

Tutors: Joan Alberich Carramiñana

 

Els objectius que ens vam plantejar a l’hora de fer aquest treball eren, en primer lloc, fer una recerca bibliogràfica per comprendre alguns conceptes teòrics sobre els fonaments que expliquen l’existència de les bombolles de sabó (tensió superficial i superfícies mínimes), fer experiments per posar en pràctica aquests coneixements, dissenyar un experiment que permetés establir el gruix de les bombolles de sabó realitzades amb una solució sabonosa pròpia i, finalment, interpretar els resultats obtinguts de l’experiment i extreure’n conclusions per corroborar o refutar hipòtesis. En segon lloc, estudiar de manera teòrica les propietats bàsiques de les escumes, fer un estudi experimental de dues d’aquestes propietats (engrossiment i viscositat) amb una escuma pròpia i interpretar de manera adequada els resultats experimentals per extreure’n conclusions.

Pel que fa al gruix de les bombolles, vam dissenyar un experiment que ens permetés mesurar el radi i la massa de cada bombolla, utilitzant com a instruments un peu de rei i una balança amb una resolució de dècimes de mil·ligram. A partir de la massa i la densitat vam obtenir el volum de líquid en cada bombolla. Vam fer unes 150 mesures vàlides. La recta de regressió i el coeficient de correlació lineal em van permetre decidir si les dades dels experiments reflectien o no una relació de proporcionalitat entre les variables estudiades.

Per determinar la velocitat d’engrossiment en una escuma i per investigar de quina manera s’incorpora aire en una escuma, la metodologia consistia a fotografiar les escumes amb un microscopi òptic i mesurar els radis de totes les bombolles en les imatges capturades per treure’n la mitjana. Per la velocitat d’engrossiment, les fotografies es capturaven d’una única escuma en diferents moments. Per saber com s’hi incorpora aire, vam utilitzar escumes amb el mateix volum de líquid però amb diferents volums d’aire. Pel que fa a la viscositat, les mesures de l’esforç de cisalla i la viscositat en funció de la velocitat de deformació les vam prendre amb un reòmetre.

Pel que fa a les bombolles de sabó:

– Hi ha una relació lineal entre el volum de solució sabonosa i el radi al quadrat d’una bombolla.

– Amb aquesta relació, podem concloure que les bombolles de sabó tenen sempre el mateix gruix mitjà i aquest gruix és universal i és de 8.000 ± 1.000 àngstroms. Pensem que aquest és el

descobriment més rellevant del nostre treball.

Pel que fa a escumes:

– El radi mitjà de les bombolles d’una escuma creix proporcionalment a l’arrel quadrada del temps, per tant, podem concloure que la velocitat d’engrossiment disminueix amb el temps. Aquesta velocitat parteix dels 0,4 micròmetres per segon i va minvant progressivament.

– Les escumes són fluids no newtonians, de tipus shear-thinning (pseudoplàstic), ja que a més velocitat presenten menys viscositat. També tenen un comportament tixòtrop, ja que la viscositat disminueix amb el temps.

– Intuïm que com més aire incorporem en una escuma més viscositat presenta, tot i que no hem pogut establir una relació definitiva.


Compartiu aquest projecte