Me kaikki ihailemme kuplia, etenkin saippuakuplia - niiden täydellisesti pyöreän muodon ja värikkäiden pintaan eri väreillä. Heidän väri ja heitä muotoileva lujuus. ” Pojat kutsuivat saippuakuplia upeaksi kokeelliseksi esineeksi ja huomauttivat, että kuplan muodostavat voimat ovat läsnä kaikissa nesteissä.
Nämä joukot ovat läsnä kaikkialla. Ilman niitä teen valmistus ei ole täydellistä, ilman heitä on mahdotonta sulkea keittiön nykyistä hanasta, ne muistetaan veteen sukellettaessa. Yleensä jokaisella nesteellä on tämä voima.
Mikä saa vesipisarat tulemaan yhteen?
Kuvittele täyttöpallo vedellä. Mitä enemmän vettä siihen kaadaat, sitä enemmän pallon kumikuori venyy. Lopulta se lopettaa venytyksen ja räjähtää. Kuvittele nyt tippa vettä. Vesi kerää pipetin kärkeen kasvavan pisaran muodossa. Pisara kasvaa. Lopuksi se saavuttaa tietyn kriittisen koon ja putoaa pipetin kärjestä.
Pojat kysyivät itseltään kysymystä: "Miksi vettä yleensä kerätään tiputtajan kärkeen tippana?" Vaikuttaa siltä, että vesi virtaa pieneen elastiseen pussiin, kuten ilmapallo. Tämä pussi irtoaa pipetistä, kun se on täynnä vettä. Pisaran ympärillä ei luonnollisestikaan ole joustavaa laukkua. Mutta jotain on pidettävä tippa klassisessa muodossa. Siellä on oltava jonkinlainen näkymätön kuori, jonkinlainen.
Pintajännitys
Tätä jotain - veden ja muun nesteen ominaisuutta - kutsutaan pintajännitykseksi. Ota vettä. Sen pinnan alapuolella olevat vesimolekyylit ovat yhteydessä toisiinsa molekyylien välisen vuorovaikutuksen voimakkaiden voimien avulla. Pintakerroksessa olevat molekyylit kokevat houkuttelevan voiman vain alla olevista ja naapurimolekyyleistä. Eli pintavesimolekyylit vetoavat sisäänpäin ja ulospäin. Juuri tämä voimien vuorovaikutus luo kalvon vaikutuksen tai pintajännityksen veden pinnalle.
Siten pintajännitystä voidaan pitää eräänlaisena veden "kuorena". Tämä vaippa saa pudota roikkua hanan päässä. Kun tippa tulee liian suureksi, kuori ei nouse pystyyn ja rikkoutuu. Pojat korostivat, että eri nesteillä on erilainen lujuuskuori. Alkoholilla on alhaisempi pintajännitys, joten se muodostaa pienempiä pisaroita kuin vesi. Mutta elohopealla, joka kulkee lattialla pieninä palloina lämpömittarin rikkoutuessa, pintajännitys on kuusi kertaa veden pintajännitys.
Mikä estää saippuakuplan puhkeamisen?
Pintajännitys estää saippuakuplan räjähtämisen. Kun lasket kehyksen saippualiuokkaan ja otat sen sitten ulos sieltä, näet ohut sateenkaarikalvo, joka peittää kehyksen luumen. Puhaltaa kehykseen. Kupla ulkonee siitä. Saippuakalvo on venytetty kuin joustava vaippa. Puhaltaa lisää. Saippuakalvo sulkeutuu ilman ympärille ja saippukupla menee itsenäiselle matkalle, hohtaen kaikissa sateenkaaren väreissä.
Saippuakuplan kuorella on kimmoisia ominaisuuksia, joten kuplan sisällä oleva ilma on paineessa, kuten jalkapallokammion sisällä oleva ilma. Arvo kuplapaineen sisällä riippuu kuplaseinämän kaarevuudesta. Mitä suurempi kaarevuus ja pienempi kupla, sitä suurempi paine. Boyz osoitti kokeellisesti, että purskenevasta saippukuplista purskaantunut ilma voi sammuttaa kynttilän liekin.
Mutta miksi sitten kupla on pyöreä?
Vastaus on siinä, että pintajännitysvoimilla on taipumus antaa saippuakupla kompaktiimpaan muotoon. Luonnollisin kompakti muoto on pallo (eikä esimerkiksi kuutio). Pallomaisella muodolla ilmakuplan sisällä puristuu tasaisesti sisäseinämän kaikkiin osiin (ainakin kunnes kupla murtuu).
Kuitenkin samat Pojat huomauttivat, että ulkoista voimaa kohdistamalla voidaan muodostaa pallo, joka ei ole pallo. Jos venytät saippuakalvoa kahden renkaan väliin ja vedät sen rakoon, muodostuu lieriömäinen saippuakupla. Mitä suurempi tällaisen lieriömäisen kuplan koko on, sitä vähemmän sen lujuus on. Lopulta tällaisen kuplan keskellä ilmenee supistuminen, ja se on jaettu kahteen tavalliseen pyöreään kuplaan.