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泡泡见多了,你玩过“反泡泡”吗?

科普小知识2021-12-23 23:11:43
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吹泡泡是每个人都熟悉的童年游戏。只要用洗涤剂降低表面张力,就会吹出大量的肥皂泡。

今天我们将介绍一种与肥皂泡相反的现象:反泡沫。相反,到底是怎么回事?从它们的结构比较可以看出,空气在气泡内外,中间有一层薄薄的液膜,而防气泡是在液体环境中被一层空气膜隔开的液滴。

人们对普通泡沫非常熟悉,但对反泡沫的了解却少得多,反泡沫的研究也比泡沫少。事实上,反泡沫在生活中并不罕见,但它往往不被注意到。一方面,这是因为水下反气泡(里面有一滴水)可能与水下气泡(里面只有空气)无法区分。另一方面,反泡沫比肥皂泡更难保持稳定,并且可能很快消失。

反泡沫看起来像什么?让我们先看一下演示视频:

(浮在液面附近的防气泡可以看到空气膜损坏后流出的有色液体,还形成了涡环。记录器:物理女孩)

乍一看,这些气泡确实与水下气泡非常相似,但仔细观察就会发现不同之处:反气泡会在水下破裂,破裂后只有少量的空气会浮到水面上。通过对防气泡水滴进行染色,我们可以更清楚地看到包裹着液体的防气泡薄膜的结构。

那么,你如何“吹”反泡沫?首先,应该在水中加入一点洗涤剂。表面活性剂也能稳定反泡沫。接下来,用滴管吸取溶液,并迅速将其挤压到液面以上。

物理地图:

(记录器:弗林斯科学)

这个过程更像是悬浮液滴的高级版本。如果液滴的速度不大,它会在液体表面漂浮一段时间,被一层空气隔开。然而,如果滴下液体的速度足够大,它将有机会完全淹没在周围的空气膜中,从而产生一个反气泡。

示意图:

因为有一层空气被截留,所以防气泡的总密度比溶液的密度稍低,并倾向于向上漂浮。漂浮在水面上并接触容器壁会使防气泡很容易脱离。

为了使抗泡剂在液体中悬浮更长时间,可以改变实验溶液的密度。首先,在肥皂溶液中加入一些玉米糖浆(我认为蜂蜜也应该这样做)。粘稠的糖浆会沉到底部。接下来,稍微搅拌(不完全),以便在杯中形成密度梯度(密度从上到下逐渐增加);然后,溶液从大约比中间低的位置被吸出以滴落并形成防气泡,从而防气泡应该能够漂浮在杯子的中间。

反泡沫现象非常微妙和不明显。解释它非常特别。没有解释,人们看不到与普通泡沫有什么不同