核心概念
化学
表面张力
表面活性剂
分子
化学键
介绍
如果你洗过碗，你就知道合适的洗碗皂可以使脏活变得容易得多。你有没有想过洗碗皂是如何比单独的水更有效地清洁碗碟的？像许多家用清洁剂一样，洗碗皂是一种表面活性剂——它通过使食物颗粒更容易溶解在水中来帮助分解盘子上的残留食物。这种肥皂还会分解水分子本身，这会带来一些非常有趣的厨房科学！在本活动中，你将观察洗碗皂在水中一些令人惊讶的特性！
背景
巨大的船只、人和橡皮鸭都可以漂浮在水面上，这要归功于水分子一个非常重要的特性：氢键！水分子通过形成从一个分子到另一个分子的这些键而紧密地相互连接。它们使水面上的水分子像一层薄膜一样，甚至可以支撑小物体（如水黾）的重量。水的这种特性称为表面张力。你可能在生活中多次观察到这种现象。你有没有注意到一滴水停留在你的汽车挡风玻璃上？这些雨滴没有变平或飞溅，而是能够保持球形，因为组成雨滴的水分子彼此之间的吸引力大于对汽车挡风玻璃的吸引力。因此，这些分子紧密地结合在一起，形成雨滴的球形。
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像洗碗皂这样的表面活性剂会破坏水的表面张力。因此，漂浮在水中的物体会随着表面张力的变化而沉没或改变形状。在本活动中，你将探索表面张力如何影响水中物体的行为，以及它为什么如此重要！
材料
一个碗
水，足够将碗至少装满一半
液体洗碗皂
一个橡皮筋
一个金属缝纫针
准备
将你的碗至少装满一半的水。
步骤
将橡皮筋放在桌子或其他平坦的表面上。注意它放在桌子上的形状。
将橡皮筋放入你的碗中。注意橡皮筋在水中的形状。它看起来和在桌子上时不一样吗？如果不一样，它有什么不同？
将你的针放在橡皮筋中心的水中。针会沉还是浮？
在橡皮筋周围的水中滴几滴洗碗液。注意橡皮筋的形状。当你添加洗碗液时，它的形状有什么变化吗？
观察针。如果它仍然漂浮，则添加更多的洗碗液。针会继续漂浮还是沉没？你认为这是为什么？
观察和结果
在本活动中，你使用洗碗皂来检验表面张力如何影响漂浮在水中物体的行为。
在活动开始时，你应注意到橡皮筋和针漂浮在水面上。它们漂浮是因为水分子以产生表面张力的方式相互抓住。这种特性使许多东西能够漂浮在水面上，包括你的橡皮筋和针。你也应该注意到橡皮筋的形状是松散的或不规则的。它没有保持一个完美的圆形，而是漂浮成一个类似于你放入水中之前的形状。
然而，当你添加洗碗皂时，你应该观察到橡皮筋和针的行为发生了变化：橡皮筋应该突然弹出成一个圆形。此外，你应该注意到添加洗碗皂导致针沉到碗底而不是漂浮。
这两个结果发生的原因相同——你可能已经猜到它与洗碗皂有关，洗碗皂是一种表面活性剂，旨在分解水的表面张力。这有助于使其成为优秀的清洁剂。在你将洗碗液添加到橡皮筋的中心后，橡皮筋内部的表面张力被分解了。然而，橡皮筋外面的水尚未接触到洗碗皂。因此，橡皮筋外面的水仍然具有强大的表面张力，这导致它向各个方向向外拉橡皮筋。这使得橡皮筋突然弹出成圆形。
同样，在你将肥皂添加到水中后，你应该看到针沉到碗底。因为肥皂分解了表面张力，水不再能够支撑针的重量。
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