表面張力について

質問

表面張力と泡の関係性について疑問があるので、教えて頂けると助かります。

表面張力が小さいと水溶液中に細かい泡が発生しやすくなると聞きました。
例えば微細気泡の研究などで、
表面張力の高い「水」の中で微細気泡を発生させるよりも
塩を加えて、溶液の表面張力を低くさせると、より微細気泡の発生が
多くなるという結果が出ています。
（ただ、表面張力のみではなく粘性や疎水基などの影響もあるようですが）

そこで質問なのですが、
(1) なぜ、溶液の表面張力が低いほど、(細かい)泡の発生が容易になるのか。
(2) 溶液の表面張力が高い・低いと溶液中の泡に対してどのような影響を及ぼすか。
を教えて頂きたいと思っています。

また、これまでネットや書籍を用いて調べたのですが、中々この回答を見付ける事が出来なかったので
どの様な文献やHPに詳細があるかも教えて頂けると助かります。

質問内容の１つでも回答して頂けると助かります。
説明不足な点もあるかもしれませんが、宜しくお願い致します。

回答No.2

DexMachina · ベストアンサー

<(細管または細孔からの気体送出による)泡の発生段階>

　　　　....　←気液界面
　　　｜｜
　　　｜｜細管

　　　　↓

　　　 .・・.
　　　・.　.・　←気液界面
　　　｜｜
　　　｜｜細管

　　気体の送出により、細管の先端で気泡が膨張
　　→気液界面の面積が増加
　　＝表面張力が抵抗として働く方向

さらに、生じた気泡が細管から離れるには、その接続部分の分だけ表面積が広くなる
必要がありますので、表面張力が小さい方が「泡をつくりやすい(気体を送り出しやすい)
といえると思います。

また、同じ液体の中にある気泡では、泡の直径が大きいほど、表面張力は小さくなった
と思います。
従って、表面張力が大きい液体中に気体を送出した場合、泡の直径が小さいうちは
表面張力が大きすぎて細管から切り離せませんが、そのまま気体の送出を続けて
泡の直径が大きくなると、相対的に表面張力は小さくなっていく(＋浮力も増加)ため、
細管から離れられるようになります。
このプロセスにより、「表面張力が大きいほど、大きな泡をつくりやすく、小さい泡は
つくりにくい」ということになるものと推測します。

また、何らかの形で大きな泡を作った場合も、表面張力が大きい方が「泡の分裂」を
しにくい(→中間がくびれた形を経由することになりますが、表面張力が大きいと、
そこから元の球形に戻る力が大きい)ので、「表面張力が大きいと、大きな泡を維持
しやすい」ともいえると思います。

お礼

回答有難うございました。
お礼が遅くなり、大変申し訳ありません。

大変詳しい解説・図も載せて下さり、
とても理解しやすい回答有難うございました！！
表面張力が泡に対してどのような影響を及ぼすか・泡の発生が容易になる状況や
気泡・表面積・表面張力の関係や性質について、よく分かりました。

本当に詳しく丁寧に教えて頂き有難うございました。
短い文章で申し訳ありませんが、これで失礼したいと思います。

回答No.1

a-u-suke

僕も泡については少しだけ研究していた経験があるのですが、
泡、というものは中々、難しいですよね。

参考程度なのですが、次の公式を利用してみてはどうでしょうか？

ヤング-ラプラスの式
　ΔP＝4σ/R
ΔPは外圧とシャボン内の圧力、σは表面張力、Rはシャボンの半径。

また参考図書として、『「泡」技術』工業調査会　という本があります。

お礼

回答有難うございました。
お礼が遅くなり、大変申し訳ありません。

ヤング－ラプラスの式・参考図書を教えて頂き、有難うございました。
式について調べ、泡内の圧力と半径の関係性も知れましたし、
本当に参考になりました！！
有難うございました！
短い文章で申し訳ありませんが、これで失礼致します。