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肥皂泡里有科学

2022-04-14寒石

课堂内外(小学版) 2022年3期
关键词:肥皂泡红光冰心

寒石

在《肥皂泡》一文里,冰心妈妈告诉冰心:“阴雨时节天气潮湿,肥皂泡不容易破裂。”这句话不仅交代了玩肥皂泡的最佳时间,还藏着科学道理呢。

肥皂泡的形成

肥皂泡是由肥皂水形成的球形空心薄膜。这层易破的膜是在液体的表面张力作用下形成的,它有类似于三明治的三层结构——一层薄薄的水夹在内外两层肥皂分子中间。如果仅仅有水的话,并不能形成泡泡,因为水分子之间过度黏合只会形成水滴。而肥皂将液体的表面张力减少到纯水的1/3,增加了水分子之间的距离,降低了水分子之间相互吸引的能力,这样就形成了泡泡。

肥皂泡大多是球形

如果一个肥皂泡在静止的空气中下沉,它会比雨滴更加接近球形。不论肥皂泡的初始形状是什么,

它总是试图变回球形,这是由数学规律决定的。因为在同等体积下,同柱体、锥体、多面体等其他几何体比起来,球形具有最小的表面积,能让表面的水分子以最紧密的方式排列,从而容纳更多的空气,让肥皂泡内部氣压和外部气压达到平衡,使肥皂泡的状态更稳定,“寿命”更长久。

如果把一大一小两个肥皂泡挨在一起,因为小肥皂泡内部压力更大,它们的公共膜会凸向大肥皂泡,交界面向大肥皂泡方向拱出。

而当多个肥皂泡挤在一起时,就会形成不规则的蜂窝状结构。

肥皂泡为什么会破

在重力作用下,肥皂泡上端的液体不断地往下移动,导致肥皂泡上端逐渐变薄,达到极限后就会破裂。相同质量的肥皂泡,体积决定着肥皂泡膜的薄厚,体积越大,肥皂泡膜越薄,越容易破裂;体积越小,肥皂泡膜越厚,越不容易破裂。

让肥皂泡

寿命更长久的方法

空气的扰动,干燥的空气(或其他干燥物体)的影响,都会加速肥皂泡的破裂。在没有强光和直射光的情况下,空气相对越湿润,肥皂泡存在的时间就会越久一点。所以,吹泡泡的最佳时机和地点,是阴雨天避风的地方,此时空气相对湿润。

肥皂泡呈彩色的原因

肥皂泡膜本身是无色的,但可见光是由红橙黄绿青蓝紫七种单色组成的。肥皂泡膜很薄,大约只有几微米厚,可见光在肥皂泡膜的正面和背面都会发生反射。有时,从正面反射的红光会和从背面反射的红光相互抵消,在这个地方看到的就是失去了红光的可见光,从而使得肥皂泡呈现出蓝绿色。而在另一部分,某种色光得到了加强,肥皂泡呈现出来的就是另一种颜色。这样一来,整个肥皂泡就是五彩斑斓的了。

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