核心概念
物理
表面
表面张力
亲水性
疏水性
简介
你有没有试过在不弄破泡泡的情况下抓住它? 这很难! 你可以使用哪些材料成功抓住泡泡? 有些材料是否比其他材料效果更好? 尝试这个项目找出答案。
背景
泡泡既有趣又美丽,但也脆弱! 泡泡是由一层薄薄的肥皂水膜制成,里面有空气。许多不同的因素,例如与固体表面接触,都会导致薄膜破裂,使泡泡破裂。 但它甚至可以在不接触任何东西的情况下破裂,因为其中的水会逐渐蒸发,使薄膜变弱。 然而,有时你可能会注意到泡泡可以降落而不会破裂。
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当泡泡与固体表面接触时是否破裂取决于许多不同的因素,包括材料的表面性质。你可能知道不同的材料具有不同的性质,其中一些你可以看到或感觉到(例如颜色或密度)。 然而,材料还具有其他难以直接观察到的特性。表面可以是疏水的(排斥水)或亲水的(吸引水)。 您可以通过将水滴在表面上并观察它是否形成大水珠(疏水)或以薄片状散开(亲水)来观察这一点。 材料是疏水性还是亲水性很大程度上取决于其表面粗糙度。 一些材料(例如砂纸)具有宏观的表面特征,这意味着你可以用肉眼感觉到凸起并看到它们。 然而,其他材料具有微观的特征。 即使材料对你来说看起来和感觉都很光滑,它也可能具有非常小的凸起或孔隙。 这些实际上可以帮助材料排斥水,因为水通过表面张力结合在一起,因此无法渗入材料中的微小间隙。 其他材料(如纸或海绵)具有较大的间隙,有助于吸收水分。
所有这些特性,以及其他因素(如泡泡移动的速度以及表面是否潮湿),都会影响泡泡在落在特定表面上时是否更容易破裂。 尝试这个项目,找出最适合抓住泡泡的方法!
材料
泡泡液(您可以购买一些,也可以用最好是蒸馏水、洗洁精和甘油或玉米糖浆在家自制。)(请参阅“准备工作”)
小碗或容器,用于盛放您自制的泡泡液
泡泡棒
用于测试的不同材料,例如铝箔、蜡纸、打印纸、保鲜膜、木材、塑料袋或食品储藏容器、金属锅碗瓢盆、桌子、台面等。(您可以尝试在家中找到的任何可以沾上肥皂水的材料!注意:您可能不想使用某些材料(例如木材或家具)进行此活动,因为水可能会损坏它们。如果您不确定,请咨询成年人。)
自来水
纸巾
胶带(可选)
准备工作
要自制泡泡液,请将一杯水与两汤匙洗洁精和一汤匙甘油或玉米糖浆混合。
切割并收集您想要测试的不同材料的薄片。 将它们平铺在平坦的表面上,最好是在室内。(在刮风的日子里,在户外进行此项目会很困难。)
步骤
将泡泡棒浸入泡泡液中,然后轻轻地向第一张材料吹一些泡泡。 尽量让它们落在上面而不是飞过它。 这可能需要一些练习,所以尝试几次。 当泡泡撞击表面时会发生什么?
尝试将泡泡吹到其他材料上。 泡泡是否会落在任何材料上而不会破裂?
弄湿一张纸巾;用它在每个表面上擦上一层薄薄的水。
再次尝试将泡泡吹到每个表面上。 现在会发生什么?
将一张新的纸巾浸入泡泡液中;在每个测试表面上擦上一层薄薄的泡泡液。
再次将泡泡吹到每个表面上。 泡泡是否会粘在以前破裂的任何表面上? 它们着陆后会持续更长时间吗?
额外:表面的方向重要吗? 尝试使用一些胶带将材料贴在墙上甚至天花板上(在粘贴到任何表面之前先检查是否获得许可)。 你还能让泡泡落在上面吗?
额外:尝试不同的自制泡泡液配方。(请参阅“更多探索”)哪些泡泡最容易抓住?
观察和结果
当所有材料都干燥时,你可能会发现光滑的防水表面最适合抓住泡泡。 蜡纸、保鲜膜和铝箔效果都很好。 像纸一样吸收水的材料可能会导致泡泡破裂,因为它们会迅速吸收泡泡中的水分。 你可能会惊讶地发现其他看似光滑的防水表面,例如塑料容器或钢制煎锅,也无法在不破裂的情况下抓住泡泡。 请记住,即使这些材料对你来说看起来很相似(例如,铝锅和钢锅可能看起来非常相似并且感觉都很光滑),它们的表面可能存在你无法看到的微观差异,并且它们是由可能或多或少具有亲水性的不同分子制成的。 你可能会更惊讶地发现,一些粗糙或吸水的表面(如地毯)也可以抓住泡泡。 地毯由许多单独的细小纤维组成。 当泡泡落在地毯上时,它会同时接触到许多这些细小纤维,因此它们可以支撑泡泡,而不会像单根纤维那样将其弄破。
当你将表面弄湿时,尤其是用肥皂水弄湿时,应该会更容易抓住泡泡。 水在固体表面上形成一层薄膜,防止泡泡直接接触固体。 这可以大大延长它的寿命。
清理
使用湿纸巾擦去任何表面上的肥皂残留物。
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