如何让泡泡久而不落？

河北省隆化县教师发展中心 荣凤贤

在抗击新冠疫情的特殊时期，大家都居家隔离，因此孩子们变着法儿地玩耍。一次，小侄子在家里自制了一些泡泡水，在室内玩吹泡泡。可是，泡泡是吹出来了，但总是忙着落地，不像在室外吹出来的泡泡在空中长时间飞舞。小侄子觉得玩得不够爽快。于是，我带着小侄子一起探寻使泡泡长久不落地的改进方法。

【提出问题】如何使吹出来的泡泡在空中久而不落？

【问题分析】泡泡在空气中受到重力和浮力作用，当泡泡受到的浮力不小于重力时，泡泡就不会下落。而增大泡泡浮力的方法是增大泡泡所处环境中气体的密度，或者是增大泡泡的体积。

【实验方案一】可以通过将空气改为二氧化碳的方法，增大泡泡所处环境中气体的密度，从而增大泡泡所受的浮力。

【实验用品】一个大烧杯、一支塑料吸管、自制泡泡液、食醋一瓶、纯碱若干、家用羹匙一个。

【进行实验】步骤1：用塑料吸管蘸取自制的吹泡泡液，在大烧杯口处吹泡泡，吹出来的泡泡立即落入烧杯中。

步骤2：向上述大烧杯里放入一定量的纯碱，并倒入适量清水溶解，之后沿烧杯内壁倾倒食醋，烧杯内立即产生大量气泡。再用塑料吸管蘸取自制的吹泡泡液，在烧杯口处吹泡泡，这时吹出来的泡泡在烧杯口久而不落（如图1）。

图1

【现象解释】吹出来的泡泡在空气中受到重力和浮力作用。步骤1吹出来的泡泡由于带有少量泡泡液而使其所受重力大于浮力，于是泡泡下沉。步骤2在烧杯里加入了纯碱和食醋，纯碱的化学成分是碳酸钠，食醋中含有醋酸，碳酸钠与醋酸发生化学反应产生二氧化碳，反应的化学方程式为：Na2CO3+2CH3COOH2CH3COONa+H2O+CO2↑。于是烧杯里充满了二氧化碳，而标准状况下二氧化碳的密度是1.977 g/L，空气的密度是1.293 g/L。根据阿基米德定律，浮力产生的大小等于气体的密度与泡泡的体积和重力常数g的乘积。步骤1中泡泡受到的浮力是在空气中产生的，而步骤2中泡泡受到的浮力是在二氧化碳气体中产生的，后者浮力大于重力，因此吹出来的泡泡在烧杯口久而不落。

【实验方案二】通过升高温度的方法，增大泡泡的体积，从而增大泡泡所受的浮力。

【实验用品】一个大烧杯、一支塑料吸管、自制泡泡液、80 ℃以上的热水一壶。

【进行实验】步骤1：用塑料吸管蘸取自制的吹泡泡液，在大烧杯口处吹泡泡，吹出来的泡泡立即落入烧杯中。

步骤2：向上述大烧杯里放入一定量的热水，用塑料吸管蘸取自制的吹泡泡液，在烧杯口处吹泡泡，这时吹出来的泡泡在烧杯口久而不落（如图2）。

图2

【现象解释】吹出来的泡泡在空气中受到重力和浮力作用。步骤1吹出来的泡泡由于带有少量泡泡液而使其所受重力大于浮力，于是泡泡下沉。步骤2由于在烧杯里加入了热水，使得烧杯上方的空气温度升高，吹出来的泡泡体积变大，从而受到的浮力增大，浮力大于重力，因此在烧杯口久而不落。