Regensburg 1998 – wissenschaftliches Programm
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PV: Plenarvorträge
PV XVI
PV XVI: Plenarvortrag
Freitag, 27. März 1998, 08:30–09:15, H1
Sonolumineszenz: Warum Luftblasen leuchten — •Detlef Lohse1, Sascha Hilgenfeldt1 und Michael Brenner2 — 1Fachbereich Physik, Univ. Marburg, Renthof 6, 35032 Marburg — 2Department of Mathematics, MIT, Cambridge, MA 02139
Schallgetriebene Gasblasen in Wasser können Lichtblitze aussenden. Dieses Phänomen heißt Sonolumineszenz (SL). In den letzten beiden Jahren ist es uns gelungen, die hydrodynamischen Voraussetzungen für SL einzelner Blasen aufzuklären. Vier Bedingungen sind für stabile SL notwendig: (i) Der Blasenkollaps muß stark genug sein, damit ein Energietransfer vom Fluid auf das Gas in der Blase stattfindet. (ii) Die Blase muß formstabil sein. (iii) Die Blase muß diffusiv stabil sein, d.h., sie darf sich nicht auflösen oder durch rektifizierte Diffusion wachsen. (iv) Das Gas in der Blase muß chemisch stabil sein; bei den hohen Temperaturen, die in der Blase erreicht werden, erfüllen die letzte Bedingung nur Edelgase, die daher für stabile SL essentiell sind.
Dieser hydrodynamisch/chemische Ansatz erklärt die experimentell gefundenen Abhängigkeiten von den Steuerungsparametern (Antriebsdruck der Blase, Gaskonzentration, Wassertemperatur,...) und ermöglicht Voraussagen, wie noch stärkere SL erreicht werden kann.
Ein Anwendungsaspekt der SL liegt im Bereich der Chemie: Man kann die Blase als Mikrolabor für Hochtemperaturchemie verstehen, das auf einfache Weise über viele Temperaturgrößenordnungen steuerbar ist.