O esvaziamento de garrafas é um fenômeno que muitos de nós observamos enquanto servimos uma bebida. Pesquisadores do Instituto Indiano de Tecnologia Roorkee descobriram como esvaziar as garrafas com mais rapidez, que tem implicações abrangentes para muitas áreas além da indústria de bebidas.

As bolhas foram estudadas extensivamente durante séculos, incluindo os primeiros esforços de Leonardo da Vinci, que notavelmente observou o aumento sinusoidal de bolhas dentro de uma piscina. A dinâmica de crescimento das bolhas na boca de uma garrafa depende das propriedades termofísicas do fluido, a geometria da garrafa e seu ângulo de inclinação. Esses parâmetros inextricavelmente entrelaçados tornaram a dinâmica do esvaziamento de garrafas a próxima fronteira para os físicos de bolhas.

Nesta semana Física dos Fluidos , Lokesh Rohilla e Arup Kumar Das exploram esse fenômeno de esvaziamento de garrafas da perspectiva da dinâmica da bolha em uma garrafa comercial usando fotografia de alta velocidade. A análise de imagens permitiu-lhes conceituar vários parâmetros, como espessura de filme líquido, proporção da bolha, velocidade de aumento e modos de esvaziamento da garrafa.

"A dinâmica da bolha dentro da garrafa é muito complexa para estudar, então, dividimos o crescimento interfacial da bolha em diferentes estágios para compreendê-los, "disse Rohilla.

É sabido que o tempo de esvaziamento de uma garrafa é mais rápido se você aumentar seu ângulo de inclinação. Isso aumenta o que é conhecido como frequência de compressão de bolhas, e o incremento relativo depende das propriedades termofísicas do fluido.

"Nossos experimentos sugerem que há um ângulo crítico de inclinação, após o qual qualquer aumento adicional na inclinação da garrafa não levará a uma redução adicional no tempo de esvaziamento da garrafa, "disse Rohilla." Isso ocorre devido à saturação da vacuidade, espaço ocupado pelo ar dentro do líquido circundante, na boca da garrafa com o ângulo de inclinação. "

Dois modos distintos de esvaziamento da garrafa foram identificados. Em um modo, a taxa de descarga é aumentada devido a uma compressão de alta frequência das bolhas de ar dentro da garrafa. No outro modo, é causado por um aumento no volume da bolha comprimida em uma frequência comparativamente mais baixa.

"Também observamos uma bolha encapsulada durante a descarga de fluido em uma garrafa verticalmente voltada para cima, "Disse Rohilla." Bolhas encapsuladas se comprimiram fora da boca da garrafa, contrário à intuição. A presença de um violento jato ejetor dentro de fluidos invíscidos, em que o líquido se torna fino devido a quase nenhum atrito interno, e sua completa ausência em fluidos viscosos controla a periodicidade das bolhas. "

Este trabalho prova que a geometria da garrafa e as propriedades termofísicas desempenham um papel na redução do tempo que leva para uma garrafa vazia.

"Podemos manipular o padrão de descarga da garrafa manipulando a geometria da garrafa, "disse Das." Um design de garrafa intuitivo específico do produto permitirá um melhor controle de sua taxa de descarga. "

A indústria de bebidas e as fábricas de produtos químicos estão entre as aplicações que se beneficiarão com esse melhor entendimento da geometria das garrafas.