肥皂泡的实验:大肥皂泡套小肥皂泡,肥皂膜形成圆柱体

时间:2024-06-26 08:17:07

很多人都吹过肥皂泡,而且觉得是一件特别简单的事儿。但是如果我问你,你真的会吹肥皂泡吗?你可能会觉得我有问题。其实,吹肥皂泡也是需要技巧的,要想吹出又漂亮又大的肥皂泡,并不是一件简单的事儿。换句话说,要想吹好,需要多加练习,这是一门艺术!

在日常生活中,我们经常会见到有人吹肥皂泡,但我们却很少去仔细观察这一现象,也没有仔细想一想肥皂泡是怎么形成的。甚至有时候我们会觉得它很讨厌。实际上,如果你仔细观察,会觉得它真的很有趣,并且可以从中学到很多东西。

我们都见过肥皂泡薄膜绚烂的颜色,这在物理学家看来,就是很有用的东西,可以用它来测出光波的波长,并可以拿来研究薄膜的张力,还可以进行分子力作用定律研究。这里的分子力其实是一种内聚力,在这个世界上,如果没有内聚力的存在,整个世界就会变成只有微尘的世界。

下面,我们就来做几个实验,帮助我们对肥皂泡有一个更加深入的认识,特别是对吹肥皂泡这门艺术有一个重新的认识。波依思曾经写过一,叫《肥皂泡》。在这里,有很多关于肥皂泡的实验,并进行了详细的说明。这里我们说的实验都是从这里摘录出来的。

肥皂泡的实验:大肥皂泡套小肥皂泡,肥皂膜形成圆柱体

肥皂泡,顾名思义,是用肥皂溶液吹出来的。我们洗衣服用的肥皂就可以吹肥皂泡。但是要想吹出又好看又大的肥皂泡,最好还是用橄榄油肥皂或者杏仁油肥皂。把这种肥皂溶化在干净的冷水中,如果有雪水或者雨水,则更好。如果没有,可以用凉了的开水。这样才能保证吹出的肥皂泡飞得久一些。另外,最好再在肥皂溶液里加上1/3的甘油。溶液配好后,去掉上面的一层浮沫,然后找一根吸管,在吸管的一端里外涂抹上一些肥皂,把吸管插到肥皂溶液里。当然,如果没有吸管,可以用细麦秆代替。

下面,我们就可以吹肥皂泡了。首先,要把吸管竖直放到肥皂溶液里,沾上一些肥皂溶液,然后把没有沾溶液的吸管一端放到嘴里,均匀呼气,就会吹出肥皂泡来,而且肥皂泡会向上飞去。这是因为,我们呼出的是热气,而热气比正常温度下的空气要轻一些。

如果配置的肥皂溶液足够成功的话,你完全可以吹出直径10厘米的肥皂泡来。如果没有这么大,可以尝试着在溶液中再加入一些肥皂。还有更好玩的,我们可以在手指上沾上一些肥皂溶液,把手指插进吹出的肥皂泡中,肥皂泡并没有破掉,神奇吧?配出这样的肥皂溶液后,我们就可以接着做下面的实验了。

 

在实验前,还需要保证两点:一是房间里的光线要充足,二是要有一定的耐心。否则,就有可能发现不了肥皂泡的美丽了。

实验一:花朵被肥皂泡包裹。把一些肥皂液倒进一只大盘,茶盘也可以。肥皂液有2毫米~3毫米深就行。在盘子中间放上一朵花,拿一个玻璃漏斗盖在上面,再把它慢慢拿起来,用吸管向漏斗里面吹气,就能吹出一个肥皂泡。接着继续吹气,等肥皂泡达到一定大小后,按照图左上的样子,倾斜漏斗,露出肥皂泡。这时,奇迹发生了,花朵被刚才吹出的肥皂泡整个包裹了起来,肥皂泡薄膜上还闪耀着各种彩虹。如图左下所示,我们还可以用一个小石膏人像来做这个实验。更有趣的是,如果我们事先在人像的头上滴点肥皂液,就可以在大肥皂泡把石膏像包起来之后,用吸管在人像头上吹出一个小肥皂泡,大肥皂泡仍然可以保持完好。

实验二:大肥皂泡套小肥皂泡。如图左下所示,用刚才的漏斗先吹出一个大肥皂泡来,然后找一根长一些的吸管,除了嘴上含的那一点儿外,全部沾上肥皂液。然后,把这根吸管慢慢伸到大肥皂泡的中心,再往回抽,在距离大肥皂泡薄膜还有一点儿距离的时候,停住吸管,吹出一个小肥皂泡。这样,大肥皂泡里面就套上了一个小肥皂泡。我们还可以在这个小肥皂泡里吹出一个更小的。接着,还可以吹出第二个、第三个……

肥皂泡的实验:大肥皂泡套小肥皂泡,肥皂膜形成圆柱体

图 肥皂泡的几种实验。

实验三:肥皂膜形成圆柱体。如 图 所示,准备两个铁环。吹一个大肥皂泡,直径要比铁环大一些,把它放到其中一个铁环上,再把另一个铁环轻轻放到大肥皂泡的上面,然后反方向拉两个铁环。慢慢地,刚才的肥皂泡变成了一个圆柱体。有意思的是,如果再继续用力慢慢向外拉,圆柱体的中间就会收缩,最终,这个圆柱体变成两个肥皂泡,分别沾到两个铁环上。

肥皂泡的实验:大肥皂泡套小肥皂泡,肥皂膜形成圆柱体

图 制作圆柱体肥皂泡的方法。

肥皂泡除了会对里面的空气有一定的压力外,还会受到表面张力的作用。如图 所示,如果把吹有肥皂泡的漏斗口靠近火焰,就会看到这个表面张力并不算小,火焰会明显偏向一边。

肥皂泡的实验:大肥皂泡套小肥皂泡,肥皂膜形成圆柱体

图 受热的空气吹出的肥皂泡。

关于肥皂泡,还有一个非常有趣的现象:如果把它从暖和的地方移到冷的地方,体积就会缩小。反过来,如果从冷的地方移到暖和的地方,体积就会变大。这是因为肥皂泡里的空气在热胀冷缩。假设这个肥皂泡在零下15℃时的体积是1000立方厘米,那么,如果把它移到零上15℃的房间,它的体积就会变成110立方厘米:

1000×30×1/273≈110立方厘米

另外,这里还要说明一点,很多人认为肥皂泡的生命很短暂,其实这种说法并不准确。如果好好照看,它可以“存活”十几天的时间。英国物理学家杜瓦专门制作了一个大瓶子,把肥皂泡放到里面,避免它受到尘埃和空气流动的影响,这个肥皂泡“存活”了一个多月的时间。还有人用玻璃罩把肥皂泡罩起来,好几年之后肥皂泡才破掉。