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引言

你是否遇到过这样的情况:努力尝试吹泡泡,可不论怎么尝试—泡泡就是吹不出来? 这是怎么回事呢?为什么泡泡无法成形?为什么有时候吹泡泡这么困难?在这项实验活动中,我们将会探索泡泡是如何形成的,并同时还可以测试我们的泡泡到底可以吹多大! 

背景

正如你可能知道的,泡泡依靠表面张力来维系成形。 水分子一个个吸附在一起,就像磁体可以吸引其他磁体一样,水分子也一次排列形成氢键,形成表面张力。这种张力使水的表面变得像一层弹力膜, 能够拉伸和保持形状。如果你滴少量的水在蜡纸上,就能清楚地看到表面张力是如何作用的。水滴并没有散开或飞溅,而是在蜡纸上形成了球形液珠。 这些水珠得以保持形状,就是因为水分子之间的吸引力大于它们与蜡纸之间的吸引力。这种吸引力使水滴紧紧凝聚在一起。 

第 1 段(可获 2.59 积分)

实际上,水的表面张力太强,所以我们无法仅仅用水吹出泡泡。只有添加了肥皂或者洗涤剂减小表面张力,才能使泡泡成形。它们可以在水分子见创造空隙,减小水分子间的引力。你可以再想想磁铁,当两个磁铁靠近时,它们之间的吸引力要比你慢慢分开它们时大得多。减小水分子之间的吸引力使泡泡溶液表面张力降低,从而使泡泡得以形成。

第 2 段(可获 1.28 积分)

材料

  • 两根小棍(直径最好大于半英寸)。
  • 两个螺丝眼 (带螺纹的圆环)
  • 纱线或烘焙线(至少18英尺)
  • 两个垫圈
  • 泡泡溶液(可选自制泡泡溶液材料见下方。)
  • 装盛泡泡溶液的大桶一个
  • 可供奔跑的户外区域!
  • 成年帮手
  • 一个卷尺
  • 剪刀

泡泡溶液 (可制作约半加仑)

  • 八杯水
  • 半杯液体洗碗皂 (Blue Dawn 很好用)
  • 一汤匙甘油
  • 一汤匙发酵粉

准备工作

第 3 段(可获 1.13 积分)
  • 这个活动可能会有点混乱。从这一点出发,所有步骤都应当在室外进行!
  • 把泡泡溶液倒进桶里。如果是自制溶液,把所有配料倒进桶中,轻轻搅拌混合。尽量避免溶液表面起泡)
  • 请成年助手帮你在每根棍子的一端固定一个螺丝眼

步骤

  • 截下三英尺长的线并穿过垫圈和螺丝眼,做一个环。线头末端打上结 (在哪打结都可以)。这就是你的泡泡棒!
  • 把泡泡溶液桶放置于开阔区域。把卷尺放在地上,从泡泡溶液桶处开始,顺着风的方向拉开至少10英尺。
  • 拿住棍子没有螺丝眼的一端。将两个螺丝眼轻轻靠在一起,把纱线完全浸在溶液中。
  • 轻轻把泡泡棒从溶液中提起来。分开两根小棍,使纱线圈打开。
  • 把泡泡棒拿离身前,顺着风的方向,沿着卷尺慢慢走。猜猜你能造出一个多大的泡泡?
  • 让成年助手帮你测量你的泡泡有多大!至少试5次,记下最大的数据。
  • 把线剪断,从泡泡棒上移除。留下垫圈!
  • 截一段六英尺长的线,穿过垫圈和每个螺丝眼,做一个环。线头末端打上结 (在哪打结都可以)。
  • 用更大的泡泡棒重复上述制作泡泡的步骤, 测量一下你用六英尺的线能做的最大的泡泡有多大。 你认为这些泡泡是更容易形成还是更难形成呢?
  • 把线剪断,从泡泡棒上拿开。留下垫圈!
  • 截一段九英尺长的线,穿过垫圈和每个螺丝眼,做一个环。线头末端打上结 (在哪打结都可以)。
  • 让成年助手协助你重复制作泡泡的步骤,你们两人都拿着泡泡棒。测量一下你用九英尺的线能做的最大的泡泡有多大。你认为你能用九英尺的泡泡棒创造泡泡吗? 你认为他们还能更大吗?
  • 另外: 对泡泡溶液进行测试。 试试去除甘油或发酵粉。这些成分对你创造泡泡有怎样的影响呢?
  • 另外:将泡泡溶液静置一夜, 再进行这项实验。看看你能不能造出更大的泡泡! 
第 4 段(可获 5.69 积分)

观察与结果

在这个活动中,你只用一根细线和一点爱心就创造出了最大的泡泡!或许你已经发现,用更短的线可以造出更大的泡泡。因为当线越长时(尤其是九英尺时) ,泡泡就越难形成。

我们知道泡泡在表面张力的作用下可以保持一定的形状。 实际上,构成泡泡表面的溶液混合物由薄薄的三层组成:皂液,水,和另一层皂液。 这叫作肥皂膜。 水层的表面张力是把泡泡结合在一起。所以当肥皂层之间的水蒸发了,泡泡就炸了。要制作更大更结实的泡泡,我们就需要加厚肥皂层以阻止水分蒸发。为此我们添加了甘油以加厚肥皂层,使泡泡可以凝聚在一起!这样就可以制作更加结实、巨大和持久的泡泡。

第 5 段(可获 2.19 积分)

然而,到达某个临界点时,泡泡就太大了,难以凝聚在一起。大泡泡有更大的表面区域,意味着需会承受更大的外力,比如气压和重力。而且大泡泡自身的重量也在增加。想象一下你用乐高搭建隧道,当隧道直径很小时,你可以搭得很长。然而如果你想搭一个可以让成人通过的隧道,那么如何让它撑起自己的重量就比较麻烦了。这与你用就英尺的细绳遭泡泡的体验相似。泡泡本身大得多,所以也更加脆弱。

清理

把肥皂混合液倒进下水道。

第 6 段(可获 1.51 积分)

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