Não tem nada mais simples que uma bolha de sabão, certo? Pode parecer que as bolhas não passam de brinquedo de criança mas esses delicados filmes esféricos também servem como instrumentos científicos. O uso de bolhas de sabão é uma tradição bem antiga e pouco compreendida por quem vê de fora – o próprio Newton foi confundido com um louco por fazer bolhas de sabão pela ciência. Mesmo hoje, não param de surgir perguntas e respostas desse brinquedo efêmero.
Em termos físicos, bolhas de sabão não são tão simples quanto parecem. O que mantém a bolha inteira (por algum tempo) é sua tensão superficial. No entanto, essa tensão não se distribui de maneira perfeita pela camada de sabão. A constante mudança de cores de uma bolha nada mais é do que uma série de fluxos de tensão superficial mudando de lugar. Por isso, uma simples bolha de sabão é um prato cheio para a mecânica de fluidos.
TENSO
Tecnicamente, esse fenômeno caleidoscópico das bolhas é causado pelo Efeito Marangoni, que é a transferência de massas na interface entre dois fluidos. Nas bolhas, o efeito ocorre quando as moléculas de um surfactante (o sabão da bolha) migram de áreas de baixa tensão superficial para as de alta tensão. O Efeito Marangoni não é exclusividade das bolhas e também ocorre dentro de você – como na fina camada de lágrima em torno do seu globo ocular.
Mas seria possível controlar esse efeito? Dá pra mandar o Marangoni parar? Um estudante do ensino médio americano fez essas perguntas aos cientistas da Universidade de Stanford. Como bolhas são simples e praticamente gratuitas, Gerard Fuller, professor de engenharia química de Stanford, resolveu buscar uma resposta em colaboração com um dos alunos do seu laboratório, Saad Bhamla.
Pausa dramática
Evidentemente, cientistas não usam apenas um canudo e um copo de água com sabão para fazer bolhas. Os dois pesquisadores fizeram testes com bolhas minuciosamente formadas. Para tentar deter o Efeito Marangoni, os dois criaram uma bolha de ar de um milímetro de diâmetro logo abaixo da superfície de uma solução ensaboada. Essa bolhinha foi levantada rapidamente até a superfície, ponto em que a elevação sofreu uma pausa (dramática) antes de continuar a ser levantada.
Desse modo, pode-se observar que cada empurrãozinho pra cima lançava uma nova camada de fluxos de Marangoni na superfície externa da bolha. Dessa forma, foi possível criar uma única bolha com até sete fluxos de Marangoni diferentes. O resultado, portanto, mostra que esse efeito pode sim ser controlado e até mesmo detido.
“Nós realmente conseguimos interromper os fluxos de Marangoni. Detê-los. Foi um fenômeno notável, com um controle delicado desses fluxos e padrões”, disse Fuller em comunicado divulgado pelo ScienceDaily. Embora o controle desse efeito esteja confirmado, Bhamla ressalta que a causa disso ainda é desconhecida. Os dois assinam um artigo publicado na revista Physical Review Fluids que descreve a interrupção do fluxo de Marangoni.
Mas o paper não bastou. Sabe quando você encontra algo tão bacana que quer sair contando pra todo mundo? Foi o que aconteceu com Fuller e Bhamla. Eles encontraram padrões tão bonitos que filmaram seus experimentos e produziram uma animação que explica o Efeito Marangoni. O vídeo (abaixo) venceu um prêmio da American Physical Society – o Milton Van Dyke Award, que premia visualizações notáveis da mecânica de fluidos em ação.
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Referência
M. Saad Bhamla, Gerald G. Fuller. Placing Marangoni instabilities under arrest [Prendendo instabilidades de Marangoni]. Physical Review Fluids, 2016; 1 (5) DOI: 10.1103/PhysRevFluids.1.050506
