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.
Keywords
dielectric liquid medium,
Coulomb and Laplace pressure,
anomalous permittivity,
hydrate layer,
size and charge of nanobubblesAuthors
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.