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微纳米气泡的自身增压溶解

水中的气泡四周存有气液界面,使得气泡会受到水的表面张力的作用。对于具有球形界面的气泡,表面张力能够压缩气泡内的气体,从而使更多的气泡内的气体溶解到水中。根据杨-拉普拉斯方程,∆P=2σ/r,∆P代表压力上升的数值,σ代表表面张力,r代表气泡半径。直径在0.1mm以上的气泡所受压力很小可以忽略,而直径10μm的微小气泡会受到0.3个大气压的压力,而直径1μm的气泡会受高达3个大气压的压力。微纳米气泡在水中的溶解是一个气泡逐渐缩小的过程,压力的上升会增加气体的溶解速度,伴随着表面积的增加,气泡缩小的速度会变的越来越快,从而最终彻底溶解到水中,理论上气泡即将消失时的所受压力为无限大。图片1.png图片2.png


普通气泡表面积大

气泡的体积和表面积的关系可以通过公式表示。气泡的体积公式为V=4π/3r3,气泡的表面积公式为A=4πr2,两公式合并可得A=3V/r,即V=n·A=3V/r。也就是说,在总体积不变(V不变)的情况下,气泡总的表面积与单个气泡的直径成反比。根据公式,10微米的气泡与1毫米的气泡相比较,在一定体积下前者的比表面积理论上是后者的100倍。空气和水的接触面积就增加了100倍,各种反应速度也增加了100倍。

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