На протяжении многих поколений мыльные пузыри вызывали любопытство и воображение как у детей, так и у взрослых. Вот почему талисман для купания мистер Пузырь с 1961 года стал любимцем всей семьи - люди любят мыльные пузыри. Они любят дуть в них, лопать их и помещаться в них. Пузыри не только для развлечения; это шипучие шипучие газированные напитки и газированная вода, а некоторые врачи даже используют микроскопические пузырьки для более эффективной доставки лекарств. Будь то развлечение или научное исследование, ученые обращают внимание на то, почему лопаются пузыри.
В течение многих лет считалось, что пузыри лопаются под действием гравитации. Когда в пузыре протыкают отверстие, оно со временем расширяется, и пузырь схлопывается. Поскольку дыра росла не так быстро, как сжимался пузырь, ученые списали это на гравитацию.
Другие исследования предполагают, что поверхностное натяжение, а не гравитация, в конечном итоге приводит к гибели пузыря. Давление внутри пузыря больше, чем давление снаружи пузыря. Когда в пузыре протыкается отверстие, давление выравнивается. Поскольку поверхностное натяжение всегда стремится минимизировать площадь поверхности своих молекул, пузырек сжимается и сплющивается. Бока и основание пузыря толще верхней части, поэтому, когда пузырь схлопывается, верхняя часть опускается вниз быстрее, поэтому казалось, что гравитация заставляет пузырь схлопываться.
Чтобы понять, почему образуются пузыри и почему они лопаются, вам нужно понять поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение - это тенденция молекул на поверхности жидкости (ближайших к воздуху) образовывать более прочные связи. Вода сама по себе не может поддерживать пузыри. Вам нужно что-то еще - например, мыло. Молекулы мыла имеют длинную углеводородную цепь. Одна часть цепи очень любит воду (гидрофилия), а другая часть отталкивает воду (гидрофобия).
Молекулы, которые не любят воду, проталкиваются мимо молекул воды и высовывают свои маленькие гидрофобные концы из воды. Концы, которым нравится вода, остаются на месте. Происходит то, что молекулы мыла создают бутерброд вокруг молекул воды. Этот бутерброд образует мыльную пленку, ослабляющую поверхностное натяжение жидкости. Поскольку пленка создается молекулами мыла, протискивающимися между молекулами воды, пленка эластична. Когда вы вдуваете воздух в мыльную воду, он попадает в жирную пленку, которая достаточно эластична, чтобы окружить воздух, и таким образом образуется, как вы уже догадались, пузырь!
Итак, что заставляет пузырь лопнуть?
Есть две основные причины, по которым пузырь лопнет. Во-первых, потому что его тыкают, как мы упоминали выше. Когда пузырь протыкается, образуется отверстие, и поверхностное натяжение заставляет молекулы сжиматься так быстро, что пузырь сплющивается или лопается, а вода вытекает в виде крошечных капелек.
Вторая причина, по которой пузырь лопается, заключается в том, что из него испаряется вода. Поскольку пленка вокруг пузырьков содержит воду, со временем она испарится. Предположим, пузырю удается ускользнуть от преследования ребенка с палкой. В этом случае он в конце концов лопнет, как только вода испарится, т. е. превратится в газ и разорвет те молекулярные связи, которые создают поверхностное натяжение. Чем более вязкий раствор, тем больше времени требуется для испарения воды. Вода также испаряется быстрее, когда температура воздуха выше, поэтому в теплый день пузырьки лопаются быстрее, чем в холодный.
Интересно
Когда вы моете посуду своим любимым обезжиривающим средством для мытья посуды, гидрофобные концы молекул мыла прилипают к остаткам пищи, поднимая их, чтобы вода могла смыть вашу тарелку! Теперь мы можем оценить водную фобию!