Может ли газовый пузырь потопить судно?

[reterty]

Относительно недавно в зарубежной физической периодике обсуждался вопрос, связанный
с возможными причинами затопления небольших судов в Северном море.
В качестве одного из обьяснений приводилось наличие в придонном слое моря
больших скоплений метана. Возник вопрос: "может ли всплывающий газовый пузырь при определенных
условиях стать причиной потопления судна. Были выдвинуты две модели:
1) Образование множественных мелких пузырей ( метановое "вскипание"моря), когда средняя
плотность гетерогенной среды становится меньше средней плотности судна.
2) образование очень крупного пузыря (метановой бульбы), который при выходе на поверхность лопается,
так что в образовавшуюся каверну "падает" судно и вода над ним смыкается.

Относительно этих моделей у меня есть вопросы к форумчанам, которые бы я хотел обсудить.
А)Почему в рамках первой модели не принимается во внимание некоторая "поодерживающая" судно сила за счет восходящего потока пузырей?
Б) В рамках второй модели считается, что крупный по размерам пузырь при всплывании слабо расширяется, поскольку процесс расширения адиабатичен а не изотермичен.
Но позвольте, теплопроводность воды много больше нежели метана. Это же не образование звуковых волн сжатия-расширения в воздухе, которое происходит почти адиабатически.
Всякий кто нырял под воду, видел собственными глазами как увеличиваются в размерах бульбы, которые он пускает. На мой взгляд, вероятность образования у дна очень крупного пузыря ничтожно мала и он может достигнуть "соответсвующего" размера лишь значительно расширяясь при всплытии (изотермический процесс)

[Pphantom]

reterty в сообщении #1258652 писал(а):

А)Почему в рамках первой модели не принимается во внимание некоторая "поодерживающая" судно сила за счет восходящего потока пузырей?

Ее можно оценить и сделать соответствующий вывод.

reterty в сообщении #1258652 писал(а):

В рамках второй модели считается, что крупный по размерам пузырь при всплывании слабо расширяется, поскольку процесс расширения адиабатичен а не изотермичен.

В изотермическом случае размеры пузыря будут зависеть от давления как $p^{-1/3}$, в адиабатическом как $p^{-1/4}$. Разница, конечно, есть, но ее трудно назвать большой.

reterty в сообщении #1258652 писал(а):

Но позвольте, теплопроводность воды много больше нежели метана.

Воды - да. А метана? Эффективное охлаждение поверхностного слоя совсем не означает столь же эффективное охлаждение всего пузыря.

[EUgeneUS]

reterty
1. Возможность потопить судно "газированной водой" проверена на модельках (в смысле на моделях судов в бассейнах и прочих банках). Есть ролики на ю-тубе.
То есть теоретически - возможно, практически возникает вопрос: а возможно ли формирование достаточно газированной воды в достаточно большом объеме? Не знаю.
Знаю только то, что разложение газогидратов рассматривалось в качестве объяснения явления "Бермудского треугольника", но такого явления вроде как и нет. Теперь "прикрутили" к другому

-- 24.10.2017, 19:14 --

UPD. Пост уважаемого Pphantom был быстрее, поэтому оставил только пункт 1.

[druggist]

reterty в сообщении #1258652 писал(а):

На мой взгляд, вероятность образования у дна очень крупного пузыря ничтожно мала и он может достигнуть "соответсвующего" размера лишь значительно расширяясь при всплытии (изотермический процесс)

Прикиньте, во сколько раз увеличивается размер пузыря, всплывающего с глубины 200м? Меньше, чем в три раза. Допустим, первоначальный размер 1см, достигнув поверхности, он будет иметь размер 3см, перевернуть судно проблематично

[Degen1103]

Появление второй фазы, бывает, очень сильно меняет привычную картину. Уж не припомню, где описывалось явление наподобие лавины, когда стекающий с гор холодный ветер оказывается настолько сильно насыщенным снегом, что скоростной напор заметно возрастает и последствия бывают катастрофическими. Похожая картина - когда в горных реках при увеличении расхода поднимается густая взвесь. Ну, и в технике, само собой...

[reterty]

У меня возник еще вопрос: а возможно ли придонное ассоциирование множества мелких пузырей в один большой за счет снижения суммарной поверхностной энергии? При всплытии такое обьединение невозможно а вот в статическом режиме у дна...

[druggist]

reterty в сообщении #1260118 писал(а):

При всплытии такое обьединение невозможно а вот в статическом режиме у дна...

А что, архимедова сила у дна не действует, или Вы читаете, что пузырьки вначале прилеплены к поверхности?

[reterty]

druggist в сообщении #1260158 писал(а):

reterty в сообщении #1260118 писал(а):

При всплытии такое обьединение невозможно а вот в статическом режиме у дна...

А что, архимедова сила у дна не действует, или Вы читаете, что пузырьки вначале прилеплены к поверхности?

Вы видели скопления мелких пузырьков на дне кастрюли в начале ее подогрева, задолго до вскипания?

[druggist]

reterty в сообщении #1260165 писал(а):

Вы видели скопления мелких пузырьков на дне кастрюли в начале ее подогрева, задолго до вскипания?

Конечно, растворимость газов с повышением температуры уменьшается, но причем здесь растворенный на глубине метан?(кстати, пузырьки образуются также и на стенках кастрюли, гетерогенное образование зародышей)

[Degen1103]

reterty в сообщении #1260118 писал(а):

При всплытии такое обьединение невозможно а вот в статическом режиме у дна...

У мелких пузырей на дне капиллярные силы выше архимедовой, вот они и цепляются к поверхностям. Как только пузырёк подрастёт - сразу отрывается. В процессе всплытия однозначно возможна коагуляция мелких пузырей в крупные, предельный размер которых определяется числом Вебера и вряд ли превосходит пару см. Если при всплытии пузырь будет раздуваться из-за снижения давления - то однозначно распадётся по достижении критического We. Для потопления корабля размер пузырей неважен, главное - чтоб плотность водно-газовой среды оказалась достаточно мала.

А если нужен мегапузырь - то это никак не коагуляция, а мощный разовый выброс газа, т.е. подводный взрыв вулкана.

PS Если кому-нибудь интересно - вот подборочка по кольцевым пузырям, которые могут возникать при быстром выбросе большого объёма газа.

[reterty]

Degen1103 в сообщении #1260218 писал(а):

reterty в сообщении #1260118 писал(а):

При всплытии такое обьединение невозможно а вот в статическом режиме у дна...

У мелких пузырей на дне капиллярные силы выше архимедовой, вот они и цепляются к поверхностям. Как только пузырёк подрастёт - сразу отрывается. В процессе всплытия однозначно возможна коагуляция мелких пузырей в крупные, предельный размер которых определяется числом Вебера и вряд ли превосходит пару см. Если при всплытии пузырь будет раздуваться из-за снижения давления - то однозначно распадётся по достижении критического We. Для потопления корабля размер пузырей неважен, главное - чтоб плотность водно-газовой среды оказалась достаточно мала.

А если нужен мегапузырь - то это никак не коагуляция, а мощный разовый выброс газа, т.е. подводный взрыв вулкана.

PS Если кому-нибудь интересно - вот подборочка по кольцевым пузырям, которые могут возникать при быстром выбросе большого объёма газа.

Спасибо большое за дельное обсуждение

[upgrade]

Интересный случай - что может происходить перед извержением вулкана в океане

[miflin]

По ассоциации. Воздушно-водная смесь - как это используется при прыжках в воду с вышки.
Видео с youtube - с 8-06 до 9-31.

[Theoristos]

Среда получает меньшую среднюю плотность, но при том начинает движение вверх.
Я так, на пальцах, суммарный результать не рискну огласить.