Kit érdekel, hogyan mozog egy buborék a folyadékban? Leonardo da Vincit például érdekelte. Leonardo volt talán minden idők legkíváncsibb embere, s mérhetetlen szerencsénkre kíváncsiságához tehetség is párosult. Nem véletlenül tartják ma is minden idők legműveltebb, legsokoldalúbb emberfőjének. Amint az sem véletlen, hogy az új oldalon van egy LEONARDO rovat. Azt az eszményt próbáljuk követni, amit Leonardo da Vinci is követett.
Nincs semmi a nap alatt, ami érdekes ne volna.
Lehet az egy buborék is. Leonardo vette a fáradtságot – és valamiként ideje is akadt az elmélyült megfigyelésre, pedig higgyétek el, nem volt kevésbé elfoglalt ember, mint amilyen elfoglaltak mi vagyunk –, hogy figyelmesen szemléljen egy még oly „jelentéktelen” jelenséget is, mint buborékok szállongása.
Feltűnt neki, hogy míg egyes buborékok egyenes vonalban szállnak felfelé, mások ütemes cikkcakkban haladnak. Az egyenesvonalú mozgás könnyen érthető, logikus, de más buborékok miért „bonyolítják” az utat? Ez az a kérdés, amit Leonardo-paradoxonnak mondanak, és amit a legutóbbi időkig nem tudtak pontosan megfejteni. Egy új tanulmány azonban választ ad a kérdésre.
Ma már gigászi számítástechnikai kapacitások állnak rendelkezésünkre ahhoz, hogy rendkívül bonyolult folyamatoknak is utána számoljunk, de akkora kapacitást csak legújabban használhatunk, ami e probléma megoldását eredményezheti. Bonyolult matematikai képleteket és fejtegetéseket mellőzve röviden arról van szó, hogy a 0,926 milliméternél nagyobb gömbsugarú buborékok már nem stabilak, ezért a következő történik velük:
- az instabilitás megváltoztatja a buborék felületi görbéjét, magyarán behorpad
- a behorpadás megnöveli a buborék körül a víz áramlását
- a víz áramlása megbillenti a buborékot
- az alakváltozás nyomáskülönbséget idéz elő
- a nyomáskülönbség hatására a buborék ismét felveszi az eredeti alakját
De miután visszatér az eredeti alakba és állapotba – minthogy a mérete ugyanakkora marad és persze az instabilitása is –, megint csak megváltozik a felületi görbe, és az egész folyamat kezdődik elölről, vagyis a buborék ismét megbillen… ezért halad felfelél cikkcakkban, s nem pedig egyenes vonalban.
Oké, roppant érdekes, talán még akkor is, ha egy kukkot sem értünk belőle, de mégis mire jó ez? Mi haszna? Leonardo da Vinci pont úgy járt el, mint jóval később Gregor Mendel. Ordítóan azonos a két időben távoli ember szemlélete. Ha valami analógia, akkor ez biztosan. Mendel, amikor szerzetesként borsót termesztett a kolostor udvarán, azt a kérdést tette fel: Miért fehér az egyik borsó, és miért rózsaszín a másik borsó virága? Borsó ez is, borsó az is! Akkor miért?
Mint Leonardo esetén: Buborék ez is, buborék az is! Akkor miért?
Mendel ebből az egyszerű, kissé együgyűnek és feleslegesnek ható kérdezősködésből vált a genetika atyjává. Leonardo számos tudományterület atyja is, és művésznek is elsőrangú. Azt, hogy a buborékok mozgásának ilyen mértékű ismerete vezet-e majd forradalmi felismerésekhez, nem tudhatjuk, de az máris biztos, hogy sok területen gyakorlati haszna lesz, a vegytantól a környezetvédelmen át sok területen, ahol csak folyadékokról van szó.
Ha én dolgoznék ezen a problémán, rögtön adódna egy nagyon is aktuális kutatási területem. Egyre nagyobb gond a növekvő aszályok idején bizonyos tavak levegőztetése. Gondoljunk csak arra, hogy 2022 nyarán a Velencei-tónál is erre kényszerültek a szakemberek.
Ezt sokszor a víz mesterséges levegőztetésével oldják meg, vagyis buborékokat juttatnak a vízbe.
Tudjuk, hogy a buborék csak a felületén adhat le oxigént a víznek, így tehát minél inkább porlasztjuk a levegőt, annál hatékonyabb a víz levegőztetése. Az is igaz minden bizonnyal, hogy a buborék minél hosszabb utat tesz meg a vízben, annál több ideje van az oxigén leadására. És minthogy két pont között a legrövidebb út az egyenes, az egyenes vonalban közlekedő buborékok feltehetően kevesebb oxigént tudnak leadni. Ezért – a Leonardo-paradoxonra alapozva – olyan buborékokat kell bevinni, melyek a lehető legkisebbek, de meghaladják a durván egy milliméteres méretet, mert akkor nemcsak kicsik lesznek, hanem cikkcakkban közlekednek majd. Nyilván ki lehet számolni, mennyivel több oxigént ad le egy buborék, ha pár ezredmilliméterrel nagyobb, s innen már csak rövid mérnöki fejlesztés kérdése olyan porlasztót tervezni, ami ezt az ideális mérettartományt hozza.
A neve lehetne Leonardo-porlasztó.
Én már feltaláltam 😊
A számítások forrása: Vice
Fotó forrása: Pixabay
Próbáltam kitalálni már, hogy mit rejthet a Leonardo rovat – művészet?, tudomány? -, de nem igazán volt ötletem. Most viszont, amikor már tudom, nagyon örülök, mert egy ilyen rovatot én biztosan figyelemmel kísérek majd.
Leonardo-porlasztó. Ne felejtsd el levédetni az ötletet! 😉🙂
Nagyszerű, gratulálok!
Alkalmazott tudomány lesz ebből hamarosan. Hmmm.., lehet egyszer megfigyelem néhány akvárium levegőztetését, melyikben van a gagyi, melyikben a tudományosan igazolható “megéri a pénzét” levegőztető.