Таємниці мильних бульбашок, новини науки і не тільки
«Мильна бульбашка, мабуть, саме чудове і саме вишукане явище природи». Марк Твен.
Довжина найбільшого міхура 4,5 метра
Мильна бульбашка - тонка плівка мильної води, яка формує кулю з переливчастої поверхнею.
Плівка міхура складається з тонкого шару води, укладеного між двома шарами молекул поверхнево активної речовини, найчастіше мила.
Прямими вимірюваннями було встановлено, що поверхневий натяг води знижується в два з половиною рази при додаванні мила:
від 7 * 10-2 до 3 * 10-2 Дж / м2
Теорія руйнування мильної бульбашки
Внаслідок великого поверхневого натягу витончений місце плівки потягне в свою сторону рідина з інших, більш товстих частин. Цим буде знову досягнута однакова товщина плівки на всьому протязі, і небезпека розриву плівки зникне.
Чому мильна бульбашка має форму сфери?
Коефіцієнт поверхневого натягу σ може бути визначений як модуль сили поверхневого натягу, що діє на одиницю довжини лінії, яка обмежує поверхню σ = Fн / 2L.
Умова рівноваги для мильних бульбашок
Надмірний тиск усередині мильної бульбашки в два рази більше, ніж у сферичної краплі, так як плівка має дві поверхні: Δp = 4σ / R.
Умова рівноваги сил поверхневого натягу і сил надлишкового тиску для мильних бульбашок: σ4πR = ΔpπR2.
Перетин сферичної краплі
Сили натягу мильного міхура формують сферу тому, що сфера має найменшу площу поверхні при даному обсязі.
З поверхнею рідини пов'язана вільна енергія Е = σ S,
де σ - коефіцієнт поверхневого натягу, S - повна площа поверхні рідини.
Так як вільна енергія ізольованої системи прагне до мінімуму, то рідина (за відсутності зовнішніх полів) прагне прийняти форму, що має мінімальну площу поверхні.
Два об'єднаних міхура мають мінімальну площу поверхні при заданому об'єднаному обсязі.
Сферична форма істотно спотворюється потоками повітря і самим процесом надування бульбашки.
«Найцінніший відкриття доктора Юнга, якому судилося навіки обезсмертити його ім'я, було йому викликано предметом, здавалося б, вельми незначним: тими самими яскравими і легкими бульбашками мильної піни, які, ледь вирвавшись з трубочки, стають іграшкою самих непомітних рухів повітря».
Інтерференція в тонких плівках.
Інтерференцією світлових волн- називається складання двох когерентних хвиль, внаслідок якого спостерігається посилення або ослаблення результуючих світлових коливань в різних точках простору.
Когерентні хвилі - хвилі, що мають однакову частоту і постійну в часі різниця фаз.
Умова максимуму: якщо різниця ходу двох хвиль, що збуджують коливання в цій точці, дорівнює цілому числу довжин хвиль
Δd = k λ. k = 0,1,2,3, ... - хвилі посилять один одного,
Δd - різниця ходу променів
Умова мінімуму: якщо різниця ходу двох хвиль, що збуджують коливання в цій точці, дорівнює непарному числу півхвиль
Δd = (2k + 1) λ / 2. k = 0,1,2,3, ... -хвилі погасять один одного.
Чому ж одні мильні бульбашки мають райдужну забарвлення, а інші - ні?
Спочатку плівка безбарвна, так як має приблизно рівну товщину. Потім розчин поступово стікає вниз. Через різної товщини нижньої потовщеною і верхньої витонченої плівки з'являється райдужна забарвлення.
Товщина плівки мильної бульбашки
Щоб розріз стінки мильної бульбашки вбачався у вигляді тонкої лінії необхідно збільшення в 40 000 разів, при такому ж збільшенні волосся буде мати товщину понад 2 м.
Вгорі - вушко голки, людську волосину, бацила і павутинна нитка, збільшені в 200 разів. Внизу - бацили і товщина мильної плівки, збільшені в 40000 разів. 1 μ = 0,0001 см.
Властивості мильних бульбашок на морозі.
Пузир при повільному охолодженні переохолоджується і замерзає приблизно при -7 ° C. Плівка виявляється не тендітної, який, здавалося б, повинна бути тонка скориночка льоду. Вона виявляє пластичність. Пластичність плівки виявляється наслідком малості її товщини.
Будь ласка оціните цю статтю