openscience

Σπηλαίωση είναι η δημιουργία φυσαλίδων σε ένα σώμα στο σημείο όπου η πίεσή του πέφτει χαμηλότερα από μία συγκεκριμένη τιμή. Ή αλλιώς, αυτό που συμβαίνει όταν ανοίγουμε ένα μπουκάλι με αναψυκτικό, ειδικά αν πριν το έχουμε ταρακουνήσει, ώστε να δημιουργηθούν οι γνωστές φυσαλίδες. Μόλις ανοίξουμε το καπάκι, η πίεση μέσα στο μπουκάλι μειώνεται, αφού ένα μέρος του αερίου που ήταν αρχικά διαλυμένο στο υγρό έφυγε με τη μορφή φυσαλίδων.

Πώς επηρεάζουν την καθημερινή μας ζωή αυτές οι φυσαλίδες; Αρνητικά ως ένας κύριος παράγοντας φθοράς στα βιομηχανικά συστήματα, αλλά και θετικά λόγω της θεραπευτικής τους δύναμης. Ακούγεται λίγο περίεργο αλλά θα το εξηγήσω αμέσως.

Οι φυσαλίδες δημιουργούνται λόγω μεταβολής της πίεσης και χωρίζονται σε δύο κατηγορίες ανάλογα με την κίνηση τους. Αν ασκήσουμε αρνητική πίεση σε μία φυσαλίδα, σαν μια τεράστια ηλεκτρική σκούπα δηλαδή να την ρουφάει προς όλες τις μεριές, αυτή θα μεγαλώσει, και μόλις ασκήσουμε θετική πίεση θα καταρρεύσει ακαριαία προς το κέντρο της ασκώντας δυνάμεις στα γειτονικά σημεία και παράγοντας ήχο. Αυτή είναι η αδρανειακή σπηλαίωση, ενώ η σταθερή φυσαλίδα, πραγματοποιεί ταλάντωση ως προς τη διάμετρό της.

Γύρω στο 1900 κατασκευάστηκε στην Αγγλία το πλοίο Turbinia και είχε ταχύτητα μόλις 17 κόμβους γιατί η προπέλλα του πλοίου γυρνούσε τόσο γρήγορα με αποτέλεσμα η πίεση του νερού να μειώνεται δραματικά και να σχηματίζονται φυσαλίδες πάνω σε αυτήν. ∆ιπλό το κακό, αφού η ισχύς μοιραζόταν στα δύο, στο να γυρνάει η προπέλλα και στο σχηματισμό φυσαλίδων, οπότε είχαμε χαμηλή απόδοση, ενώ η προπέλλα καταστρεφόταν από την κατάρρευση των αδρανειακών φυσαλίδων η οποία προκαλεί ένα σοκ: φανταστείτε το σαν ένα σφυράκι να χτυπάει την προπέλλα πάνω από 20000 φορές το λεπτό με δύναμη. Τελικά, κρατώντας την ισχύ σταθερή, προστέθηκαν και άλλες προπέλλες οι οποίες γυρνούσαν με μικρότερη ταχύτητα και έτσι δεν αναπτύσσονταν οι απαραίτητες μεταβολές της πίεσης για το σχηματισμό σπηλαίωσης, με αποτέλεσμα το πλοίο να κινείται με 34.5 κόμβους.

Σε άλλες εφαρμογές όμως η παρούσια φυσαλίδων είναι τόσο επιθυμητή που τις εισάγουμε επίτηδες, όπως για τη θεραπεία θρόμβων ή το σπάσιμο της πέτρας στα νεφρά αναίμακτα. Εφαρμόζοντας μεταβαλλόμενη πίεση στο επιθυμητό σημείο του σώματος, αναγκάζουμε αρχικά κάποιες φυσαλίδες να δημιουργηθούν και στη συνέχεια να καταρρεύσουν στο εστιασμένο αυτό σημείο και μόνο, διαλύοντας έτσι το συγκεντρωμένο αίμα ή τις πέτρες αντίστοιχα. Αναλογιστείτε δηλαδή τη λειτουργία ενός λατομείου, όπου γίνονται συνεχείς εκρήξεις για το σπάσιμο του βράχου, βέβαια οι εκρήξεις στο σώμα είναι χιλιάδες το δευτερόλεπτο.

Οι φυσαλίδες χρησιμοποιούνται και ως μεταφορείς φαρμάκων, κάτι σαν couriers δηλαδή! Κατασκευάζουμε στο εργαστήριο τις φυσαλίδες τοποθετώντας το φάρμακο στο εσωτερικό τους, τις εισάγουμε στον οργανισμό και τις αναγκάζουμε να καταρρεύσουν, παραδίδοντας έτσι το φάρμακο στον παραλήπτη. Έπειτα, η σταθερή σπηλαίωση, λόγω της ταλάντωσης που κάνει θέτει τα γειτονικά υγρά σε ροή με αποτέλεσμα την καλύτερη διάδοση του φαρμάκου.