Methodology for calculating the pressure of a nanobubble in water | Izvestiya vuzov. Fizika. 2025. № 7. DOI: 10.17223/00213411/68/7/6

Methodology for calculating the pressure of a nanobubble in water

A method for calculating the Coulomb pressure P C at the boundary of a charged nanobubble in salt-free water is considered. It is taken into account that water in the electrostatic field of a nanobubble is polarized and a bound charge q 1 is induced around its charge q 0 in water. It is shown that the pressure P C has two terms: the first is the pressure P q of the sum of charges q 0 and q 1 in a vacuum, and the second one is the pressure of polarized water P P. Both terms are positive and increase the radius of the nanobubble. Moreover, the latter pressure is (ε-1) times greater than the first. The fallacy of some opinions is also shown: the pressure P C is negative, the Laplace pressure P L is positive, water compresses the nanobubble, or does not press on it at all.

Download file

Counter downloads: 4

Keywords

dielectric liquid medium, Coulomb and Laplace pressure, anomalous permittivity, hydrate layer, size and charge of nanobubbles

Authors

Name	Organization	E-mail
Levin Yuri K.	Institute of Applied Mechanics of the Russian Academy of Sciences	iam-ras@mail.ru

Всего: 1

References

Tan B.H., An H., Ohl C.-D. // Phys. Rev. Lett. - 2020. - V. 124. - P. 134503. - DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.134503.

Бункин Н.Ф., Бункин Ф.В. // УФН. - 2016. - Т. 186. - Вып. 9. - С. 933-952. - DOI: 10.3367/UFNr.2016.05.037796.

Favvas E.P., Kyzas G Z., Efthimiadou E.K., Mitropoulos A.Ch. // Current Opinion Colloid Interfac. Sci. - 2020. - V. 54. - P. 101455.

Singh S.B., Shukla N., Cho C.H., et al. // Toxicol. Environment. Health Sci. - 2021. - V. 13. - Р. 9-16. - DOI: 10.1007/s13530-021-00081-x.

Kyzas G.Z., Mitropoulos A.C. // Nanomaterials. - 2021. - V. 11. - No. 10. - P. 2592. - DOI: 10.3390/nano11102592.

Nazary S., Hassanzadeh A., He Y., et al. // Minerals. - 2022. - V. 12. - No. 4. - Р. 462. - DOI: 10.3390/min12040462.

Weissenborn P.K., Pugh R.J. // J. Colloid Interfac. Sci. - 1996. - V. 184. - No. 2. - P. 550-563. - DOI: 10.1006/jcis.1996.0651.

Craig V.S.J., Ninham B.W., Pashley R.M. // J. Phys. Chem. - 1993. - V. 97. - No. 39. - P. 10192-10197. - DOI: 10.1021/j100141a047.

Tsao H.K., Koch D. L. // Phys. Fluids. - 1994. - V. 6. - No. 8. - P. 2591-2605. - DOI: 10.1063/1.868149.

Левин Ю.К. // Коллоид. журн. - 2023. - Т. 85. - № 3. - С. 350-354. - DOI: 10.31857/S0023291223600220.

Koshoridze S.I. // Tech. Phys. Lett. - 2022. - V. 48. - P. 12-14. - DOI: 10.21883/TPL.2022.05.53468.19166.

Hewage S.A., Kewalramani J., Meegoda J.N. // Colloid. Surf. A: Physicochem. and Eng. Aspects. - 2021. - V. 609. - P. 125669. - DOI: 10.1016/j.colsurfa.2020.125669.

Nirmalkar N., Pacek A.W., Barigou M. // Langmuir. - 2018. - V. 34. - No. 37. - Р. 10964-10973. - DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b01163.

Zhang H., Guo Z., Zhang X. // Soft Matter. - 2020. - V. 16. - Р. 5470-5477. - DOI: 10.1039/d0sm00116c.

Левин Ю.К. // Изв. вузов. Физика. - 2024. - Т. 67. - № 10. - С. 58-61. - DOI: 10.17223/00213411/67/10/7.

Левин Ю.К. // Изв. вузов. Физика - 2022. - T. 65. - № 12. - С. 55-59. - DOI: 10.17223/00213411/65/12/55.

Кошоридзе С.И. // Инженерная физика. - 2023. - № 7. - C.22-25. - DOI: 10.25791/infizik.7.2023.1342.

Зельдович Я.Б. Избранные труды. Химическая физика и гидродинамика. - М.: Наука, 1984. - 374 с.

Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Вып. 5. - М.: Мир, 1966.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: учеб. пособие для вузов: в 10 т. Т. 5. Статистическая физика. Ч. 1. - 5-е изд. - М.: Физматлит, 2002. - 616 с. §.156.

Парселл Э. Электричество и магнетизм (Берклеевский курс физики. Т. 2). - М.: Наука, 1983.

Задачи по физике / под ред. О.Я. Савченко. - Новосибирск, 2008. - 370 с. (ответ к задаче к № 6.6.19).

Тамм И.Е. Основы теории электричества: учеб. пособие для вузов. - М.: Физматлит, 2003. - 616 с.

Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 1. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. - М.: Наука, 1970.

Левин Ю.К. // Сб. трудов 13-й Всерос. конф. «Механика композиционных материалов и конструкций, сложных и гетерогенных сред». - М.: ИПРИМ РАН, 2023. - С. 208, гл. 1. - DOI: 10.33113/conf.mkmk.ras.2023.28.