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肥皂泡

空心形體的肥皂水的膜

肥皂泡是非常薄的形成一個帶彩虹表面的空心形體的肥皂水的膜,比喻一觸即破的事物或經不起推敲的東西。肥皂泡的存在時間通常很短,它們會因觸碰其它物體或維持於空氣中太久而破裂(地心吸力令肥皂泡上方的膜變薄)。肥皂泡還可能幫助解決空間的複雜的數學問題,因為他們總是會找到點或者邊之間的最小表面。

2017年1月18日,捷克博雷斯拉夫,275名民眾與一輛車同時容納入一個巨型的肥皂泡中,創造吉尼斯世界紀錄。

釋義


解釋:指肥皂水吹起的氣泡。比喻一觸即破的事物或經不起推敲的東西。
出處:錢鍾書圍城》:“承那王主任筆下吹噓,自己也被吹成一個大肥皂泡,未破時五光十色,經不起人一搠就不知去向。”

原料製作


做泡泡水有好幾種方法,比如肥皂沫、洗潔精、洗衣粉,用這些材料加水都可以製成泡泡水,但是這樣做出來的泡泡水,效果各有不同,用洗潔精配出來的,泡泡小但很多;另外兩種吹出來的泡泡雖然大,但數量少。
第一種配方的材料有甘油、水、洗滌靈,比例是1:4:4。
第二種配方的材料有甘油、膠水、水、洗滌靈,比例是1:1:4:4。
第三種配方的材料有加入甘油、膠水、水、洗滌靈、洗手液,比例是1:1:4:2:2,
第四種配方的材料有膠水、水、洗滌靈、洗手液,比例是1:4:2:2。

吹肥皂泡


首先用鐵絲做成一個大環,接著用大容器盛滿肥皂水,大環放進容器中,沾滿肥皂水后提出來,小心別讓肥皂薄膜破了。慢慢地揮動鐵環,讓風力將肥皂水膜鼓脹為大肥皂泡泡。最好在肥皂水中添加少許澱粉或糖漿、蛋白、汽油等來強化肥皂水膜。如果沒有大鐵環,可以找來吸管,蘸上肥皂水也可以吹出泡泡來。

科學知識


肥皂泡薄膜面上誘人的色彩,使物理學家可以量出光波的波長,而研究嬌嫩的薄膜的張力,又幫助了關於分子力作用定律的研究,這種分子力就是內聚力,如果沒有內聚力,世界上就會除了最細微的塵埃之外什麼也沒有了。
不僅如此,肥皂泡在一門被稱為“變分法”的數學分支研究中更是起了顯著作用。變分法確定的是以函數為變數的極小(極大)值問題。具體來講,就是從有確定值域的函數中找出具有最小(最大)值的函數。在這方面,肥皂泡成為極好的例證。
人們認為肥皂泡只能曇花一現,這一點,並不完全正確。如果給它適當的照顧,可以使肥皂泡保存到幾十天。英國物理學家杜瓦把肥皂泡保存在特製的瓶子里,排除塵埃,防止乾燥和空氣的震蕩,可以把肥皂泡保存一個月。還有人把肥皂泡保存在玻璃罩下面,一直保存了好幾年。

肥皂泡隔音的研究


1.泡沫中氣體占其體積的90%,其餘為氣泡壁和相鄰氣泡壁間夾帶的液體溝。
2.當使用低頻聲波時,聲音傳播得速度很慢,不會被泡沫隔絕
3.當使用高頻聲波時,音速提高,僅會造成氣泡壁的運動,聲音可以穿過泡沫
4.當使用範圍較大的中等頻率的聲波時,氣泡壁的運動方向會與聲波帶來的氣體移動方向相反,聲音會被鎖在氣泡中,形成隔音效果

形成原因


物體形成

肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
泡泡是由於水的表面張力而形成的。這種張力是物體受到拉力作用時,存在於其內部而垂直於兩相鄰部分接觸面上的相互牽引力。水面的水分子間的相互吸引力比水分子於與空氣之間的吸引力強。這些水分子就像被黏在一起一樣。但如果水分子之間過度黏合在一起,泡泡就不易形成了。肥皂“打破”了水的表面張力,它把表面張力降低到只有通常狀況下的1/3,而這正是吹泡泡所需的最佳張力。

顏色形成

肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
肥皂泡為何是彩色的?其實,肥皂膜本身是無色的,就像一張透明的玻璃紙一樣,陽光在肥皂膜的正面和背面都會產生反射。當陽光穿過正面,遇到了背面,立刻反射回來;反射回來的光線回到正面,又會引起一定的反射。陽光是由7種單色光組成的,如果在肥皂薄膜的某一處恰好使得兩股反射回來的紅光相互抵消了,在這個地方看到的就是失去了紅光的陽光,看上去就是藍綠色。而在另一部分,某種色光得到了加強,呈現出來的就是另一種顏色。肥皂泡就是這樣把陽光分解,呈現色彩斑斕的圖案。
不僅肥皂泡會產生這種現象,只要是光線射入任何透明薄膜時,都會發生這種現象。如人們常見到水上的油膜、蜻蜓或蒼蠅的翅膀、CD片等等,在太陽光的照射下,都會顯得色彩繽紛。這個道理與肥皂泡呈現彩色的道理是一樣的。這是因為陽光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色組成的。當它在薄膜正反兩面來回反射時,由於這兩個面之間的距離極微小,分別從正面和背面反射出來的兩束光線,就可能重疊起來這樣一來,陽光中的七種顏色光,在不同厚度的地方,有的會得到加強,有的卻會減弱,甚至相互抵消。於是,膜上有的地方顯得紅一些,有些地方顯得藍一些,有些地方又顯出別的顏色,於是就看到了五顏六色。這也稱為薄膜色。這樣的現象,叫做光的干涉。

趣味實驗


肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
會吹肥皂泡嗎?這件事情並不像想象的那麼簡單。許多人認為吹個肥皂泡不需要什麼技巧,但是,事實卻證明,要想吹出又大又漂亮的肥皂泡,也是一種藝術,是需要好好練習的。
肥皂泡在日常生活里是並不受到特別歡迎的,至少在談話里人們對肥皂泡不太感興趣;但是,物理學家對肥皂泡卻有不同的看法。“試著吹出一個小小的肥皂泡來,”物理學家們說,“仔細去看肥皂泡:一個人,簡直可以終身研究肥皂泡,不斷地從這兒學到許多物理學上的知識。”
事實上,肥皂泡薄膜面上誘人的色彩,使物理學家可以量出光波的波長;而研究嬌嫩的薄膜的張力,又幫助了關於分子力作用定律的研究,這種分子力就是內聚力,如果沒有內聚力,世界上就會除了最微細的微塵之外什麼也沒有了。
下面是幾個吹肥皂泡的有趣的實驗。

花朵四周

肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
拿一些肥皂液倒在一隻大盤裡或者茶具托盤裡,倒到大約2~3毫米厚的一層;在盤子中心放一朵花或者一隻小花瓶,用一隻玻璃漏斗把它蓋起。然後緩緩把漏斗揭開,用一根細管向裡面吹去棗於是就吹出一個肥皂泡來;等到這個肥皂泡達到相當大以後,把漏斗傾斜(像圖58右所示的樣子),讓肥皂泡從漏斗底下露出來。於是,那朵花或者那隻小花瓶就給罩在一個由肥皂薄膜做成的、閃耀著各種彩虹的透明半圓罩子底下了。

圓柱體

先準備兩個鐵絲圓環。把吹好的肥皂泡放在下面一個環上,把沾有肥皂液的另一個環從上面輕輕放到肥皂泡上,然後,把這個環慢慢向上提,把泡拉長,一直到它成圓柱形為止。有趣的是,假如人們把上面的圓環提高到比圓環圓周長更大的高度,圓柱的一半就收縮起來,另一半卻放寬起來,終於變成了兩個泡。

熱脹冷縮

肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
肥皂泡的薄膜總是在張力的作用之下,而且對於它裡面的空氣有壓力;把吹有肥皂泡的漏鬥口放近蠟燭火焰的話,可以看到肥皂泡還有一個有趣的現象:當人們把它從溫暖的房間帶到比較冷的地方,它就會縮小體積。相反,如果從冷的地方帶到熱的地方,體積就會脹大。原因當然是泡里空氣的熱脹冷縮。假如在零下15℃的時候,這個泡的體積是10003厘米,那麼,當它走進到溫度是15℃的房間里,體積應該增加1103厘米:1000×30×(1/273)≈1103厘米。

保存下來

許多人認為肥皂泡的“壽命”太短,這一點,是並不完全正確的:如果給它適當的照顧,可以使肥皂泡保存到幾十天。英國物理學家杜瓦(他因對液化空氣的研究而著名)把肥皂泡保存在特製的瓶子里,排除塵埃,防止乾燥和空氣的震蕩,可以把肥皂泡保存一個月或者還不止。有人把肥皂泡保存在玻璃罩下面,一直保存了好幾年。

吹氫氣泡

肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
由於氫氣易燃易爆,所以這個實驗應由有經驗的人在現場指導下操作。準備一隻帶有翻口橡皮塞的250毫升鹽水瓶,在橡皮塞上鑽一個小孔,插入一根用圓珠筆芯剪成的塑料管,在塑料管露在瓶塞外面的一端套一根約20厘米長的細橡皮管(常用於自行車氣門芯的那種),一個簡易氫氣發生器就做成了。另找一塊重約5克的生石灰和一塊差不多大小的石鹼,同時投入一大碗水裡(約300毫升),用竹木筷子攪和。過一會兒,用瓷湯勺將上層澄清的水溶液舀起,小心地灌進鹽水瓶里(最好用個塑料漏斗)。注意,這種溶液有一定的腐蝕性,如果沾在皮膚上或傢具上,應馬上沖洗乾淨。再準備一些濃肥皂液:將一些碎香皂放在熱水裡溶化,同時加入一些松香細末和砂糖,這樣配置的皂液吹出肥皂泡不容易破。
把一些碎鋁片投入鹽水瓶里,然後塞緊橡皮塞。鋁片可剪取鋁質易拉罐皮,用砂紙打磨掉塗層后再剪成碎屑,或剪幾小段鋁芯電線,抽出芯線使用。鋁片與上述溶液發生化學反應,就能產生氫氣。冷天可將鹽水瓶浸在60~70℃的熱水盆里(切不可用火加熱),細橡皮管里即有氫氣冒出。將橡皮管蘸一點濃肥皂液,就能吹出一連串五彩繽紛的肥皂泡。與普通肥皂泡不同,它們會直升上天,久久不炸裂。

加工過程

肥皂泡
肥皂泡
將肥皂液放於敞口容器中過夜,可以將其變濃。但是,如果溶液過重可能不利於產生肥皂泡。肥皂液表面的泡沫浮沫可以通過輕微攪拌並掠掉它們,或者等它們消失。
產生肥皂泡的容易程度取決於很多因素。每種肥皂都不同,而環境條件也影響效果。例如,多塵的空氣是不利的,多風也不利。而且,空氣越濕潤越好,這樣在雨天製作肥皂泡更容易。總起來,發現完美方案的辦法是試差法(試錯法)。

吹制器

肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
最簡單的是使用和商品肥皂泡液一起賣的塑料吹制器。但是,因為吹制器的直徑決定了肥皂泡的尺寸,有時候需要自制吹制器。多數環形結構可以被採用。譬如可以將鐵絲彎成環形並加上一個柄,鐵絲需要足夠粗以維持環的形狀。可以繞著鐵絲纏上棉線或紗布使得肥皂水更容易粘在環上。
KlutzPress推廣了一種“巨型肥皂泡”吹制器,它採用布圈帶塑料手柄,並帶一個活動部件允許環輕柔的開或閉。Klutz出售肥皂泡手冊教授技巧和有趣的想法,通常附帶可以立即使用的肥皂泡圈。
肥皂泡也可以用肥皂泡管吹制,它用塑料製成,通常形如煙斗,有時帶有多個槽。肥皂泡溶液倒進管的槽中;在“煙嘴”吹氣就能在槽中產生氣泡。

配方範例

通用配方:
2/3杯洗碗洗滌劑
1加侖水
2到3湯匙甘油
肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
另一通用配方:
100克糖
2至3湯匙鹽
1.4升水(蒸餾水更佳)
150毫升洗碗劑
12毫升甘油
再一通用配方:
1份洗滌劑
2份甘油
3份水
持久型肥皂泡:
1/3杯商用泡沫藥水
1/3杯水
1/3杯甘油
不破裂型肥皂泡:
60毫升嬰兒洗髮水
200毫升水
3湯匙糖漿

表演藝術

肥皂泡表演融合了娛樂和藝術創作。他們需要高度的技巧和完美的溶液。有些藝術家能產生巨大的氣泡,做成物體甚至人物形狀。也有一些能夠製作立方體,四面體和其它形體或者雕塑。肥皂泡通常空手處理。為增加視覺效果,他們有時用煙或者氦氣填充並配以激光或火焰。肥皂泡也可以用天然氣之類的可燃氣體填充然後點燃。當然,這會毀掉該肥皂泡。

吉尼斯紀錄

肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
肥皂泡[空心形體的肥皂水的膜]
2007年英國倫敦博物館,被稱為泡泡人的SAMSAM,用一個巨大的肥皂泡將50學生罩了起來。SAMHEATH打破了一個泡泡容納最多人的吉尼斯世界紀錄,之前的一個世界紀錄是一個泡泡容納42個人。
2017年1月18日,捷克博雷斯拉夫,275名民眾與一輛車同時容納入一個巨型的肥皂泡中,創造吉尼斯世界紀錄。