Мыльных пузырей – Физика мыльных пузырей – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

Содержание

Мыльный пузырь — это… Что такое Мыльный пузырь?

Ребёнок, пускающий мыльные пузыри

Мыльный пузырь — тонкая многослойная плёнка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде сферы с переливчатой поверхностью. Мыльные пузыри обычно существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно. Их часто используют в своих играх дети.

Из-за недолговечности мыльный пузырь стал синонимом чего-то привлекательного, но бессодержательного и недолговечного. Иногда акции на новых рынках сравнивают с мыльными пузырями, в случае искусственного раздутия их ценности их называют «дутыми».

Структура стенки мыльного пузыря

Плёнка пузыря состоит из тонкого слоя воды, заключённого между двумя слоями молекул, чаще всего мыла. Эти слои содержат в себе молекулы, одна часть которых является гидрофильной, а другая гидрофобной. Гидрофильная часть привлекается тонким слоем воды, в то время как гидрофобная, наоборот, выталкивается. В результате образуются слои, защищающие воду от быстрого испарения, а также уменьшающие поверхностное натяжение.

Пленка мыльного пузыря

Физические основы

Поверхностное натяжение и форма

Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости (в данном случае воды) имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности похожим на поведение чего-нибудь эластичного. Однако, пузырь, сделанный только из воды, нестабилен и быстро лопается. Для того, чтобы стабилизировать его состояние, в воде растворяют какие-нибудь поверхностно-активные вещества, например, мыло. Распространённое заблуждение состоит в том, что мыло увеличивает поверхностное натяжение воды. На самом деле, оно делает как раз обратное, уменьшает поверхностное натяжение примерно до трети от поверхностного натяжения чистой воды. Когда мыльная плёнка растягивается, концентрация мыльных молекул на поверхности уменьшается, увеличивая при этом поверхностное натяжение. Таким образом, мыло избирательно усиливает слабые участки пузыря, не давая им растягиваться дальше. В дополнение к этому, мыло предохраняет воду от испарения, тем самым делая время жизни пузыря еще больше.

Сферическая форма пузыря также получается за счёт поверхностного натяжения. Силы натяжения формируют сферу потому, что сфера имеет наименьшую площадь поверхности при данном объёме. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и самим процессом надувания пузыря. Однако, если оставить пузырь плавать в спокойном воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.

Замерзание пузырей

Соединение мыльных пузырей

Если надуть пузырь при температуре −15 °C, то он замёрзнет при соприкосновении с поверхностью. Воздух, находящийся внутри пузыря, будет постепенно просачиваться наружу и в конце концов пузырь разрушится под действием собственного веса.

При температуре −25 °C пузыри замерзают в воздухе и могут разбиться при ударе о землю. Если при такой температуре надуть пузырь тёплым воздухом, то он замёрзнет почти в идеальной сферической форме, но по мере того, как воздух будет охлаждаться и уменьшаться в объёме, пузырь может частично разрушиться, и его форма будет искажена. Пузыри, надутые при такой температуре, всегда будут небольшими, так как они будут быстро замерзать, и если продолжать их надувать, то они лопнут.

Объединение пузырей

Когда два пузыря соединяются, они принимают форму с наименьшей возможной площадью поверхности. Их общая стенка будет выпячиваться внутрь большего пузыря, так как меньший пузырь имеет бо́льшую среднюю кривизну и большее внутреннее давление. Если пузыри одинакового размера, их общая стенка будет плоской.

Правила, которым подчиняются пузыри при соединении, были экспериментально установлены в XIX веке бельгийским физиком Жозефом Плато и доказаны математически в 1976 г. Жаном Тейлором.

  • Мыльные плёнки представляют собой кусочно гладкие поверхности, средняя кривизна которых постоянна на каждом гладком участке.
  • Если пузырей больше чем три, они будут располагаться таким образом, что возле одного края могут соединяться только три стенки, при этом углы между ними будут равны 120°, в силу равенства поверхностного натяжения для каждой соприкасающейся поверхности.
  • Линии пересечения поверхностей пересекаются в одной точке по четыре штуки, причём угол между любыми двумя равен arccos(-1/3)≈109,47°.

Пузыри, не подчиняющиеся этим правилам, в принципе могут образовываться, однако будут сильно неустойчивыми и быстро примут правильную форму либо разрушатся. Пчёлы, которые стремятся уменьшить расход воска, соединяют соты в ульях также под углом

120°, формируя, тем самым, правильные шестиугольники.

Интерференция и отражения

Отражение облаков в мыльном пузыре

Переливчатые «радужные» цвета мыльных пузырей получаются за счёт интерференции световых волн и определяются толщиной мыльной плёнки.

Когда свет проходит сквозь тонкую плёнку пузыря, часть его отражается от внешней поверхности, в то время как другая часть проникает внутрь плёнки и отражается от внутренней поверхности. Наблюдаемый в отражении цвет излучения определяется интерференцией этих двух отражений. Поскольку каждый проход света через плёнку создает сдвиг по фазе пропорциональный толщине плёнки и обратно пропорциональный длине волны, результат интерференции зависит от двух величин. Отражаясь, некоторые волны складываются в фазе, а другие в противофазе, и в результате белый свет, сталкивающийся с плёнкой, отражается с оттенком, зависящим от толщины плёнки.

По мере того, как плёнка становится тоньше из-за испарения воды, можно наблюдать изменение цвета пузыря. Более толстая плёнка убирает из белого света красный компонент, делая тем самым оттенок отражённого света сине-зелёным. Более тонкая плёнка убирает жёлтый (оставляя синий свет), затем зелёный (оставляя пурпурный), и затем синий (оставляя золотисто-жёлтый). В конце концов стенка пузыря становится тоньше, чем длина волны видимого света, все отражающиеся волны видимого света складываются в противофазе и мы перестаем видеть отражение совсем (на тёмном фоне эта часть пузыря выглядит «чёрным пятном»). Когда это происходит, толщина стенки мыльного пузыря меньше 25 нанометров, и пузырь, скорее всего, скоро лопнет.

Эффект интерференции также зависит от угла, с которым луч света сталкивается с плёнкой пузыря. Таким образом, даже если бы толщина стенки была везде одинаковой, мы бы всё равно наблюдали различные цвета из-за движения пузыря. Но толщина пузыря постоянно меняется из-за гравитации, которая стягивает жидкость в нижнюю часть так, что обычно мы можем наблюдать полосы различного цвета, которые движутся сверху вниз.

  • В этой диаграмме луч света сталкивается с поверхностью в точке X. Часть света отражается, а часть проходит через внешнюю поверхность и отражается от внутренней.

  • На этой диаграмме изображены два луча красного света (лучи 1 и 2). Оба луча разбиваются на два, но нас интересуют только те части, которые изображены сплошными линиями. Рассмотрим луч, выходящий из точки Y. Он состоит из двух лучей, наложившихся один на другой: части луча 1, которая прошла через стенку пузыря и части луча 2, которая отразилась от внешней поверхности. Луч, прошедший через точки XOY путешествовал дольше луча 2. Допустим, случилось так, что длина XOY пропорциональна длине волны красного света, поэтому два луча складываются в фазе.

  • Эта диаграмма похожа на предыдущую, за исключением того, что длина волны света другая. В этот раз расстояние XOY непропорционально длине волны, и лучи складываются в противофазе. В результате, синий свет не отражается от пузыря с такой толщиной стенки.

  • Это компьютерное изображение показывает цвета, отражённые тонкой плёнкой воды, освещённой неполяризованным белым светом.

Математические свойства

Мыльные пузыри образуют пену

Мыльные пузыри также являются физической иллюстрацией проблемы минимальной поверхности, сложной математической задачи. Например, несмотря на то, что с 1884 года известно, что мыльный пузырь имеет минимальную площадь поверхности при заданном объёме, только в 2000 году было доказано[1], что два объединённых пузыря также имеют минимальную площадь поверхности при заданном объединённом объёме. Эта задача была названа теоремой двойного пузыря. Также, лишь с появлением геометрической теории меры удалось доказать, что оптимальная поверхность будет кусочно-гладкой, а не бесконечно изломаной.

Плёнка мыльного пузыря всегда стремится минимизировать свою площадь поверхности. Это связано с тем, что свободная энергия жидкой плёнки пропорциональна площади её поверхности и стремится к достижению минимума:

где  — поверхностное натяжение вещества, а  — полная площадь поверхности плёнки. Оптимальная форма отдельного пузыря — сфера, однако несколько пузырей, объединённых вместе, имеют гораздо более сложную форму.

Как делать мыльные пузыри

S Мыльный пузырь

Самый простой способ — использовать специальную жидкость для мыльных пузырей (которая продается в качестве игрушки) или просто смешать средство для мытья посуды с водой. Но последний способ может не дать таких хороших результатов, каких хотелось бы получить, поэтому вот несколько приёмов, помогающих улучшить результат:

Компоненты

  • Что-нибудь уменьшающее поверхностное натяжение воды, например, жидкое мыло или детский шампунь. Чем более чистое мыло (без примесей парфюма или других добавок), тем лучший результат может получиться.
  • Что-нибудь уплотняющее воду. Наиболее часто используется глицерин (который можно купить в аптеке). Также можно использовать сахар, который лучше растворять в тёплой воде. Однако плотность воды может стать слишком большой, поэтому важно соблюдать умеренность.
  • Дистиллированная вода. Вода из-под крана содержит ионы кальция, которые связывают мыло. Дистиллированная вода работает лучше.

Процедура

  • Если оставить смесь открытой на несколько часов, то ее плотность тоже станет выше. Но, снова, если она станет слишком высокой, выдувать пузыри будет сложно.
  • Лучше избегать пузырьков или пены на поверхности смеси, аккуратно их убирая или просто дождавшись, пока они исчезнут.
  • То, насколько просто будет делать пузыри, зависит от множества разных факторов. Разное мыло, разные условия окружающей среды, например, лучше избегать пыльного воздуха или ветра. Также, чем больше влажность воздуха, тем лучше, а значит лучше делать пузыри в дождливый день. Другими словами, наилучший способ найти идеальное решение — это метод проб и ошибок.
  • Большое значение имеет материал и форма трубочки или кольца для выдувания пузырей. Кольцо используется для создания множества относительно маленьких пузырей. Трубочка для создания одного большого пузыря. Если использовать трубку из картона, с толстыми плотными стенками 1,5-2 мм, и внутренним диаметром 10-12 мм, можно получить долго живущий (до нескольких минут), прицепленный к трубке пузырь, с размерами более 30 см в поперечнике. Использование большого внутреннего диаметра позволяет вдувать воздух в достаточном объеме, и с минимальной скоростью, уменьшая колебания пузыря и риск его соскальзывания с трубки. Толстые картонные стенки — позволяют «запасать» большее количество раствора, за счет впитывания, тем самым подпитывая пузырь в процессе. Однако избыточное количество жидкости, может вызвать образование капли в нижней части пузыря, и его «срыв» вследствие большого веса. Длина трубки подбирается индивидуально, так как короткая трубка (8-10 см) легче в управлении и компенсации колебаний пузыря, для его удержания, а более длинная (15-20 см и более) позволяет нивелировать воздушные потоки образующиеся при вдыхании и выдыхании воздуха, которые могут «раскачать» и отцепить пузырь. Соревнования в размерах пузырей — спокойное и созерцательное занятие, надувание множества маленьких пузырей — более веселое действо.

Шоу мыльных пузырей

Шоу мыльных пузырей это и развлечение и искусство. Создание эффектных пузырей требует от артиста высокого уровня мастерства, а также способности приготовить мыльный раствор идеального качества. Некоторые художники создают гигантские пузыри, часто обертывающие объекты или даже людей. Другим удаётся создать пузыри в форме куба, тетраэдра и других фигур. Часто, для усиления визуального эффекта, пузыри заполняют дымом или горючим газом, сочетают с лазерной иллюминацией или открытым огнем.

Примечания

Литература

Ссылки

dic.academic.ru

О секретах создания больших мыльных пузырей — Летний лагерь

Рецепт огромных мыльных пузырей

51PlfxkjQ7L.jpg

Почти каждый человек хоть раз в жизни пытался набодяжить мыльные пузыри из подручных средств(чаще всего в детстве

Для себя отметим несколько вещей:

  • величина пузырей которые люди называют большими сильно колеблется для разных зрителей( большинство считает 50-60 см в диаметре уже чем-то из области экзотики)
  • размер пузырей зависит как от состава, так и в не меньшей степени от конструкции и материалов приспособлений,а также мастерства человека.
  • в инете на разных безделушных сайтах как под копирку написаны с десяток примитивных рецептиков на основе средств для мытья посуды, мыла, глицерина и др. подручных средств с помощью которых действительно с легкостью можно напускать пузырей с полметра в диаметре, которые большинство людей считает большими.

Но для кого таких размеров маловато-ищите глубже! Универсальный рецепт Вам вряд ли кто подскажет, в любом случае придется поэкспериментировать с концентрациями.

Для тех кто жаждет действительно громадных пузырей, по несколько метров в диаметре дадим важную зацепку-это водорастворимые полимеры, вот в чем секрет! Глицерин и сахар конечно тоже помогают(без них трудно), но только до определенной концентрации — если выше, становится хуже!

Попробуйте желатин, яичный белок, поливиниловый спирт и др. Но лучше всего (и это советуют многие профессионалы) — эфиры целлюлозы (гидрокси пропилметилцеллюлоза и гидроксиэтилцеллюлоза) или доступная всем КМЦ. С желатином тоже очень хорошо может получиться.

Остальные добавки-дело вкуса и поставленных целей. Экспериментируйте, и у Вас все получится!

Насчет нечистого глицерина- не пугайтесь, чаще всего в аптеках он просто разбавляется водой до 70% концентрации в целях экономии и обмана покупателя…

Эфиры целлюлозы абсолютно не опасны для здоровья(мы их часто едим с мороженым, соусами, конфетами и пилюлями…) К сожалению достать чистую гидроксиэтилцеллюлозу в малых количествах для обывателя не так уж просто, но зато вполне доступна продукция которая содержит ее в достаточных количествах.


Вот самый простой рецепт пузырей от которого дети будут в восторге:

(обратите внимание, состав приводится в граммах! для глицерина и др. добавок плотность не равна единице,все надо взвешивать!)

  • Фейри — 150г (лучше брать с желтой или зеленой окраской)
  • Глицерин(99%) — 50 г или 70г -70%ного из аптеки
  • Гель-смазка — 100г (или 0,2 г КАЧЕСТВЕННОГО КЦМ — чем гуще и прозрачнее получающийся гель тем качественнее)
  • Вода до 1 кг

Приготовление: гель-смазку или КМЦ тщательно и медленно без взбивания смешайте с глицерином, добавьте фейри, доведите до 1 кг теплой(почти горячей) кипяченной водой( в идеале дисТИлированной) после остывания состав готов к применению.

В качестве инвентаря для пускания пузырей отлично подходит выбивалка для ковров(внутренние кольца и узоры вырезаются раскаленным ножом, оставляя только внешний обруч с ручкой). Ручка нагревается возле самого обруча и изгибается под 45град. чтобы удобнее было макать в тазик с раствором. Обод от выбивалки плотно по всей окружности обкручивается не толстой хб веревкой для удержания большего количества раствора.

Раствор очень чувствителен к наличию жировых загрязнений, пыли и тп, так что потрудитесь сохранить его чистоту(предварительно мойте тазики, руки, инвентарь…)

Удовольствие гарантировано!

это базовый состав… в него можно добавлять различные добавки еще улучшая его, но у каждого добавки свои…

Кстати кроме фейри мало что пригодно для нормальных пузырей, так что берите только его — уже проверенный вариант! если достанете чистую гидроксиэтилцеллюлозу то дозировка такая же как для кмц (0,2г на литр раствора «+/-» 0,1 г) — дозировку надо четко соблюдать, потому что если ее будет много- пузыри будут плохо выдуваться и быстро лопаться.

Поливиниловый спирт бывает разный по вязкости и способу растворения (растворимые в холодной и горячей воде). процентовка его также как и для КМЦ колеблется в пределах десятых грамма на литр раствора, а сколько именно уже нужно подбирать для каждой марки отдельно.

Рекомендуется сделать 10% раствор ПВС в воде( так его легче дозировать): нагреваете нужное количество воды до 80-90 град на водяной бане, быстро перемешивая засыпаете ПВС в воду не допуская слипания гранул. При постоянном перемешивании на водяной бане гранулы растворяются за 20-40 мин( зависит от марки и размера гранул).

Полученный раствор храните в холодильнике, т.к. он подвержен порче микроорганизмами, или готовьте небольшие количества непосредственно перед использованием (более предпочтительно, т.к. некоторые марки ПВС при хранении растворов, особенно в холодных условиях изменяют всою вязкость и свойства).

Имея базовый состав для пузырей, методом подбора постепенно повышая концентрацию ПВС, легко найдете оптимальный вариант.


Вообще-то существует вики по гигантским пузырям и куча открытых рецептов. Даже на ютубе есть. по ключевым словам giant bubbles.

Состав близкий к джамбл джусу и прочим. То есть фери, вода, PEO и PEC а конкретно: Poli-ox (полиэтилен оксид) и Natrosol 250HHR CS . Проблема в другом. Невозможно получить стабильные результаты. Один и тот же состав то работает то нет. Зависит от кучи условий и расположения звёзд. К тому же современный фери перенаполнен загустителями.

Ссылки для внимательнейшего вкуривания ( химическое образование крайне желательно)

Как надувать гигантские мыльные пузыри

Сначала сделаем мыльный раствор. Нам понадобятся: Какая-нибудь емкость. Вода (1 л.). Моющее средство (например, Fairy) или гель для душа (например, Palmolive) (150-200 мл.). Немного глицерина, который можно купить в аптеках (25 мл.). (Необязательно) Персональный лубрикант, не на масляной основе, который также можно купить в аптеках (25 мл.). Две палочки любого размера, но для определенности пусть будут 30 см. Хлопковая веревка, около 50 см.

Чтобы пузыри получались долговечными, вода должна быть мягкой, лучше, если она будет дистиллированная. Подогрейте воду и налейте ее в вашу емкость. В качестве емкости лучше использовать такую, у которой будет широкая крышка, чтобы туда можно было свободно опускать наше надувательное устройство. Если будете использовать стеклянную емкость, то помните, что горячую воду нужно наливать в нее постепенно, прогревая стенки сосуда, иначе он лопнет. То, насколько легко будет надувать пузыри зависит от множества параметров, в частности, от влажности воздуха в той местности, где вы живете. Поэтому, если хотите добиться идеального состава, вливайте гель для душа в воду несколькими порциями, каждый раз проверяя, улучшился ли ваш раствор. Если вы нетерпеливы, то можете сразу смешать 150 мл. геля с водой, пузыри можно надувать и с неидеальным составом. Добавьте в раствор 25 мл. глицерина и 25 мл. лубриканта (можно обойтись и без лубриканта) и хорошенько все размешайте. Следите, чтобы при размешивании, не образовывалась пена. Если она все же появится, ее можно убрать ложкой. Проверьте раствор, надув пузырь через трубочку. Не беспокойтесь, если пузыри пока что получаются обыкновенными. Секрет огромных пузырей состоит не только в рецепте мыльного раствора. Можете добавить геля или других ингридиентов, если хотите поэкспериментировать.

Теперь нужно сделать надувательное устройство. Оно представляет из себя две палочки, между которыми привязана веревка таким образом, чтобы она образовывала треугольник. Надувать пузыри лучше всего на улице в безветренную погоду (или со слабым ветерком). Опустите надувательное устройство в раствор, затем поднимите его и начните отходить назад. Образовавшийся поток воздуха надует пузырь. Развлекайтесь, и не стесняйтесь экспериментировать!

Секреты создания больших мыльных пузырей

1. Состав, рецепт больших мыльных пузырей (БМП).

Основные составляющие давно не секретны. В Европе это жидкое мыло Fairy, я использую неконцентрированное, желательно без парфюмерных добавок (но это не обязательно), 10 % объема от раствора. В Америке используют мыло марки DAWN. Глицерин — 5 — 10 % от объема раствора. Полимеры. Я пробовал различные и остановился на J-Lube Gleitgel Pulver. Это PEO с очень высокой (важно) молекулярной массой. 1 — 1,5 грамма порошка на литр раствора. С этим полимером табуретка надуется и будет летать. А также некоторые добавки, улучшающие раствор. Более подробно прочтете на сайте Soap Bubble Wiki Ingredieents (нужно перевести с английского десяток слов или загнать текст в один из интернет переводчиков). Это лучший вариант. Хочется добавить. Воду брать дестилированную, а не из ближайшего колодца. А Fairy настоящее, а не разлитое в подвале за углом.


2. Почему пузыри не получаются?

Вы купили дорогой заводской заграничный порошок или раствор у местных профессионалов, а пузаря нет. И не надуется. Потому что чаще всего мы не имеем инструкций или понятия в этом, не совсем простом деле. Обычно народ хочет порадовать себя в теплый, солнечный день. А для нормального пузыря нужна температура желательно не выше 20°, влажность не ниже 60% и тень. Пузыри не переносят высокой температуры и сухости. Более 50 различных видиков в YouTube показывают, что условия или созданы или были подходящими. Я проводил эксперементы с различными растворами только утром. Однако при наличии хорошего раствора и правильного инструмента, а главное — опыта, можно удивить детей и знакомых в худших ( для пузырей ) погодных условиях.


3. Инструмент важен.

Образцы его вы найдете в YouTube. Треугольник для запуска пузырей должен сделан из натурального, влагоемкого материала. Шерсть, лён и другие. Используйте треугольник, разделенный на четыре сектора. Что это дает? Возникает комплекс небольших слипшихся пузырей, каждый из который более живуч. Чулок получается до двух — четырех метров длинной и существовал до 5 — 7 секунд после отрыва, что достаточно, чтоб полюбоваться, а для детей — чтоб его проколоть. В неблагоприятную (для пузырей) погоду можно использовать веревку с 5 — 8 небольшими треугольниками. Получаются небольшие, но более устойчивые пузыри и много. Но здесь требуется опыт. Весь инструмент, конечно, самодельный.

Как сделать гигантские мыльные пузыри

Zjx36jFIVd8.jpg

Для получения мыльных пузырей большого размера или множества более мелких пузырей используют пленкообразующие составы — растворы ПАВ в композиции с алканолами высокомолекулярными добавками и электролитами. В указанных составах в качестве растворителя используют воду, глицерин, гликоли, полигликоли и другие жидкости, а также их смеси. Применение неводных растворителей, имеющих температуру кипения выше температуры кипения воды, позволяет улучшить красочность, стабильность и эластичность пленки. Содержание воды в составе обычно находится в пределах 10-99%, содержание неводных растворителей может доходить до 90%. В качестве ПАВ в составе применяют анионактивные ПАВ — первичные и вторичные алкилсульфаты, алкилсульфонаты и анионоактивные производные неионогенных ПАВ, например, оксиэтилированные алканолы, в которых атом водорода группы -ОН замещен на группу -OSO3Na. Количественное содержание ПАВ составляет 0,2-10% от массы состава. Для улучшения потребительских свойств состава и придания составу необходимой вязкости и эластичности пленки в качестве добавок к ПАВ используют первичные и вторичные спирты с количеством атомов углерода n=8-15 или более узкие фракции, например, с n=12-14, а также растворимые в составе высокомолекулярные соединения, в частности производные целлюлозы — метилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу и пр. Содержание алканолов и производных целлюлозы составляет по 0,1-2 мас.% каждого.

В качестве электролитов применяют различные соли, изменяющие растворимость ПАВ и других составляющих состава, или(и) стабилизирующие рН раствора ПАВ, и влияющие на вязкость и поверхностное натяжение пленки. Концентрация электролитов в составе может доходить до 30 мас.%. Кроме указанных компонентов, состав обычно содержит консервант.

Пример. Пленкообразующий состав выдувания мыльных пузырей содержит, в мас.%:

  • Вода — 47
  • Глицерин — 47
  • Алкилсульфонат натрия — 4,5
  • Тетраборнокислый натрий — 0,7
  • Метилцеллюлоза — 0,5
  • Смесь алканолов n=12 — 0,2
  • Консервант — 0,1о


Рецепт как сделать мыльные пузыри для шоу

  • 15 частей дистиллированной воды
  • 1 часть жидкого моющего средства «Fairy ultra»
  • 0,5 частей глицерина
  • 2 столовых ложки лимонного сока
  • 1 столовая ложка бикарбоната соды
  • 1 чайная ложка J-Lube (J-lube — концентрированная смазка для секса в виде порошка, которая состоит из 75% сахарозы и 25% полимеров)


Второй рецепт

Немного другой пропорционный состав для мыльных пузырей:

  • 12 частей дистиллированной воды
  • 1 часть жидкого моющего средства «Fairy ultra»
  • 0,5 частей глицерина
  • 0,25 часей Поливинилового спирта
  • 2 чайные ложки клея Metylan (смотрите фото внизу)
  • 1 чайная ложка J-Lube


Третий рецепт

Нужны: 6 чашек дистиллированной воды, полстакана геля для мытья посуды, полчашки кукурузного крахмала, 1 столовая ложка пекарского порошка и 1 столовая ложка глицерина.

Опыт: В воде растворяем кукурузный крахмал, вмешиваем остальные ингредиенты. Мешаем хорошо, но стараемся не создавать пену. Оставляем в покое смесь примерно на час. Из подручных предметов делаем рамки любых форм, чтобы макать в жидкость.

Что происходит: Наш пузырь может жить некоторое время и раздуваться до огромных размеров благодаря поверхностному натяжению. Однако просто из воды сделать пузырь не получится, нужно увеличить поверхностное натяжение при помощи разных добавок.

Большие мыльные пузыри. Рецепты

8c4ab2.jpg

Как сделать большие мыльные пузыри.

Мыльными пузырями в детстве кто только не баловался. Запуская их с соломинкой или трубочкой с балкона. Однако время идет, прогресс движется. И в интернете, (редко на улице ) Вы можите увидить шоу мыльных пузырей или просто огромные пузыри. Мыльные пузыри размером до 2 х метров или шлейфы пузырей в 2 – 4 метра переливаются всеми цветами радуги, вспыхивают на солнце, оставляя незабываемое впечатление. Взрослые на мгновение становятся детьми, а дети радуются.

Можно ли сделать большие пузыри? Можно, однако это не совсем уж простое дело и требует не только денег, но и времени. И если с деньгами дело можно решить, то с терпением и временем – не всегда.


Начнем с рецептов.

Загляните в Интернет, задав в поисковике « мыльные пузыри » и вы найдете сотни рецептов. Большенство из них повторяются, безбожно переписаные друг у друга. В остатке останется десятка два. Вывереные до грамма они зачастую чудовищно между собой отличаются.

Однако общая закономерность видна.


1. Раствор простой.

  • Вода ( destilliertes Wasser ) – до 1000 мл.
  • Моющее средство Fairy (Spülmittel) – 150 – 200 мл. (Можно попробовать заменить Fairy, но результат может быть не лучший. )
  • Глицерин (Glyzerin) – 25 – 50 мл. ( Увеличивает стойкость мыльного пузыря ).
  • Сахар (Traubenzucker) – 1 столовая ложка. ( Сахар и глицерин можно заменить сахарным сиропом. Однако, если в наличии мошкара или осы, я бы советовал использовать чуть больше глицерина, без сахара.)
  • Желатин (Gelatine) – 1-2 чайных ложки раствора из следущего рецепта.

При условиях, описанных ниже, этот рецепт дает небольшие, надежные пузыри.


2. Рецепт бюджетный, дающий достаточно большие пузыри.

  • Вода ( destilliertes Wasser ) – до 1000 мл.
  • Моющее средство Fairy (Spülmittel) – 100 – 120 мл. ( В большенстве 10% от количества раствора).
  • Глицерин (Glyzerin) – 30 мл.
  • Сахар (Traubenzucker) – 1 столовая ложка. ( Я использовал виноградный сахар, но это не обязательно. Сахар можно заменить грицерином, а глицерин и сахар – сахарным сиропом. )
  • Раствор обойного клея КМЦ (Tapetenkleister) — 100 – 150 мл. ( Обойный клей КМЦ – на упаковке написано – состав Carboxymethylcellulose – или натриевую соль этого вещества, известную, как пищевая добавка – Е 466. Так вот – чайную ложку без горки растворить в 300 – 400 миллилитрах холодной или теплой воды и в течении суток несколько раз перемешать до полного растворения. 100 – 150 мл этого раствора и использовать. Раствор храниться 4 – 5 дней, не более).
  • Раствор желатина (Gelatine) — 2 – 3 чайных ложки. ( 3 гр. желатина растворяем в 50 мл воды на водяной бане. Дав немного остыть, добавляем в раствор. Начинайте с 2–х чайных ложек. Желатин улучшает мыльные пузыри, но при переборе вы получите желе. )
  • Желатин (Gelatine) можно заменить небольшим количеством Xanthan Gum ( пищевая добавка Е415 – ксантановая камедь ).


При условиях, описанных ниже, этот рецепт, мною испытанный, дает, в зависимости от применяемого инструмента – рамки – треугольника, устойчивые мыльные пузыри до полутора метров .

Этот раствор не храниться. ( Клей может потерять вязкость, а сахар и желатин – испортиться ). Через 3 – 4 дня после его создания лучше вылить.

Можно немного поэксперементировать с раствором. Количество глицерина можно удвоить. Если использовать чуть больше желатина – можно уменьшить количество обойного клея КМЦ или наоборот.


3. Третий раствор, Для болших пузырей.

  • Вода ( destilliertes Wasser ) – до 1500 мл.
  • Моющее средсво Fairy (Spülmittel) — 130 – 150 мл. ( 10% от количества раствора – оптимально )
  • J – Lube Pulver – лубрикат – 1,5 – 2 грамма.
  • Глицерин (Glyzerin) – 50 – 100 мл.
  • Пищевая сода (Backpulver – Natron) – 1,5 – 2 гр. на литр раствора.
  • Лимонная кислота (Zitronensäure) – 1 гр. на литр раствора.

Для уменьшения текучести раствора можно добавить до 0,8 гр на литр раствора Xanthan Gum ( пищевая добавка Е415 – ксантановая камедь ) или желатин.

При условиях, описанных ниже, это лучший и более всепогодный раствор, Химикат, творящий в этом растворе чудеса – полимер, составляющий 25% этого порошка – Poly-ethylen-oxid ( PEO ) или (PEG-90M ) с молекулярной массой больше 35 000. Остальные 75% – это сахароза, которая не позволяет слипаться полимеру и улучшает растворение в воде. Родственник этого полимера – Poly-ethylen-glykol (PEG ) – с меньшей молекулярной массой, не столь эффективен.

J – Lube Pulver – растворяют в небольшом количестве воды в максимально болшой банке в микроволновке, так как имеет нехорошее свойство пениться как молоко и убегать. Можно растворять в водяной бане и даже в горячей воде, на что уйдет больше времяни. Отмыть руки и посуду легко водой или сухой поваренной солью. Банки этого порошка – 284 грамма хватит минимум на 200 литров раствора. Поэтому при цене 20 евро за банку – цена литра раствора будет небольшая.

Количество лубриката, соды и кислоты должно быть довольно точно соблюдены. Взвесить можно попросить в аптеке или на простых самодельных весах, используя в качестве гирек – монеты в 1, 2, 5 центов или копейки. Пищевую соду и лимонную кислоту растворяют отдельно в небольшом количестве воды, получается цитрат натрия, и добавляют затем в раствор.

С содой и лимонной кислотой мыльные пузыри получаются лучше.

Замена Fairy на другое моющее средство ухудшает раствор. Американцы используют свое жидкое неконцетрированное или контцентрированное жидкое мыло – Non-Concentrated Classic Dawn and Dawn Professional и другие.

Любой раствор станет лучше, если после приготовления сутки постоит в прохладном месте. Два – три раза его стоит хорошо помешать. Всего же, на небольшую вечеринку с детьми и взрослыми, может уйти до 4 – 5 литров.

Возможная замена полимера (PEO) или J – Lube Gleitgel Pulver, но не всегда равнозначная – „Macrogol“- E1521 (PEG) с максимально возможным молекулярным весом ( возможно его нужно в 3 – 4 раза больше, чем J-Lube ). А также DOW WSR301 (PEO), Hydroxy-ethyl-cellulose (HEC) – фирменое название – Natrosol-250 HX, DOW Cellosize QP100MN, KY Gleitgel, KY Jelly Lubricant, Sylk Glietmittel Gel, Hydroxy-propyl-methyl-cellulose (HPMC) – E464, SurgiLube, HPMC K15M (DOW), Methocel-Cellulose Ethers. Информация о этих химикатах есть в интернете, а дозировку этих полимеров можно найти на англоязычных сайтах, задав в поисковом окне – „soap bubble“, „ingredients-soap bubble Wiki“, „bubble formula“, „bubble magic“ .

Вы не знаете английского? Бывает. В интернете есть с десяток общедоступных программ-переводчиков. С английского на русский переводят они плохо, но разобраться с рецептом вполне можно.

Более 50 оригинальных видиков есть в YouTube. Их найдете, задав в поисковом окне – „ Шоу мыльных пузырей“ или „ гигантские мыльные пузыри“.

С количеством веществ в рецептах можно и нужно эксперементировать.

Теперь о важном.


Техника безопасности.

Не запускайте мыльные пузыри в близи дорог с автомобильным движением. Дети или сабаки могут побежать за пузырями на дорогу. Человек за рулем может заглядется на мыльные пузыри и въехать не туда. Это чревато большими неприятностями. Остатки пузыря, попавшего на дорогой костюм, хоть и не испортят его, но могут привести к скандалу. В помещении на пол, где надувают мыльные пузыри, обязательно стелите пленку. Отмыть пол от раствора будет нелегко.


Условия, при которых работают растворы.

Пленка мыльного пузыря тонка. И поэтому она очень чувствительна к влажности (или сухости ) воздуха. В хорошую, сухую, солнечную погоду пузыри часто не надуваются и сразу лопаются. И никакой, даже самый секретный, даже самый дорогой раствор здесь не поможет. Надувать мыльные пузыри лучше в безветренную или при слабом ветерке, нежаркую, влажную погоду. Утром или ближе к вечеру. Лучше в тени. Хорошо получается на берегу моря или речки. После дождя или даже если чуть-чуть капает.

Влажность воздуха может быстро упасть. Важно, чтоб воздух был чистый, без запахов и пыли, мошкары и пылцы деревьев. Хотя, почему – то, мусор, попавший в раствор – часто не мешает. Однако проехавший рядом мопед, надымив, может прекратить ваши опыты. В помещении не должно быть сквозняка или работающих кондиционеров.

Вода для мыльного раствора должна быть дистилированной. Проверив полученый раствор можно поэксперементировать и с местной водой.

Важен инструмент, которым вы делаете пузыри. Без хорошего инструмента, без опыта и навыков не стоит начинать демонстрацию друзьям. Устройство для надувания состоит из двух палочек или бамбуковых палок (или удочек, между которыми привязана веревка, образующая треугольник. Веревку лучше использовать из натурального материала – шерсти, хлопка или льна, как более влагоемкие. Эти материалы накапливают больше раствора. Веревка может состоят из несколько нитей с общим диаметром до 4-х и более милиметров. Кольца с ручкой желательно обвить также шерстяной или иной нитью.

Интересно использовать вентилятор для надувания пузырей. Общеизвесно, но не все знают, что влажный воздух при равной температуре легче сухого. И в погоду с небольшой влажностью влажный воздух должен поднять пузырь. Можно попробовать с вентилятором использовать фен для сушки волос, наполняя мыльный пузырь теплым воздухом. Внимательно посмотрев в YouTube видики – шоу пузырей, Вы откроете для себя многие секреты. Для самых продвинутых неплохо завести тетрадку, где записать состав, с которым вы сейчас эксперементируете, погоду – наличие или отсутствие солнца, время суток, влажность ( Хорошо бы иметь гигрометр или психрометр. Измерять влажность нужно, разумеется, на улице. ), ветер его силу и направление. (По утрам бывает дует он по склону вверх, что делает неудобными запуски). А так же отмечать примерный диаметр шара, длину чулка и время существования мыльного пузыря.

Однако основной секрет и основа успеха – это вложеное, в это увлекательное дело, Ваше время.

summercamp.ru

Мыльные пузыри — это… Что такое Мыльные пузыри?

Ребёнок, пускающий мыльные пузыри

Мыльный пузырь — тонкая плёнка мыльной воды, которая формирует сферу с переливчатой поверхностью. Мыльные пузыри обычно существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно. Их часто используют в своих играх дети, но использование пузырей в развлекательных шоу показывает, что и взрослым они тоже нравятся.

Из-за недолговечности мыльный пузырь стал синонимом чего-то привлекательного, но бессодержательного и недолговечного. Иногда акции на «новом рынке» сравнивают с мыльными пузырями.

Структура стенки мыльного пузыря

Плёнка пузыря состоит из тонкого слоя воды, заключённого между двумя слоями молекул, чаще всего мыла. Эти слои содержат в себе молекулы, одна часть которых является гидрофильной, а другая гидрофобной. Гидрофильная часть привлекается тонким слоем воды, в то время как гидрофобная, наоборот, выталкивается. В результате образуются слои, защищающие воду от быстрого испарения, а также уменьшающие поверхностное натяжение.

Пленка мыльного пузыря

Физические основы

Поверхностное натяжение и форма

Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости (в данном случае воды) имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности похожим на поведение чего-нибудь эластичного. Однако, пузырь, сделанный только из воды, нестабилен и быстро лопается. Для того, чтобы стабилизировать его состояние, в воде растворяют какие-нибудь поверхностно-активные вещества, например, мыло. Распространённое заблуждение состоит в том, что мыло увеличивает поверхностное натяжение воды. На самом деле, оно делает как раз обратное, уменьшает поверхностное натяжение примерно до трети от поверхностного натяжения чистой воды. Когда мыльная плёнка растягивается, концентрация мыльных молекул на поверхности уменьшается, увеличивая при этом поверхностное натяжение. Таким образом, мыло избирательно усиливает слабые участки пузыря, не давая им растягиваться дальше. В дополнение к этому, мыло предохраняет воду от испарения, тем самым делая время жизни пузыря еще больше.

Сферическая форма пузыря также получается за счёт поверхностного натяжения. Силы натяжения формируют сферу потому, что сфера имеет наименьшую площадь поверхности при данном объёме. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и самим процессом надувания пузыря. Однако, если оставить пузырь плавать в спокойном воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.

Замерзание пузырей

Соединение мыльных пузырей

Если надуть пузырь при температуре −15 °C, то он замёрзнет при соприкосновении с поверхностью. Воздух, находящийся внутри пузыря, будет постепенно просачиваться наружу и в конце концов пузырь разрушится под действием собственного веса.

При температуре −25 °C пузыри замерзают в воздухе и могут разбиться при ударе о землю. Если при такой температуре надуть пузырь тёплым воздухом, то он замёрзнет почти в идеальной сферической форме, но по мере того, как воздух будет охлаждаться и уменьшаться в объёме, пузырь может частично разрушиться, и его форма будет искажена. Пузыри, надутые при такой температуре, всегда будут небольшими, так как они будут быстро замерзать, и если продолжать их надувать, то они лопнут.

Объединение пузырей

Когда два пузыря соединяются, они принимают форму с наименьшей возможной площадью поверхности. Их общая стенка будет выпячиваться внутрь большего пузыря, так как меньший пузырь имеет бо́льшую среднюю кривизну и большее внутреннее давление. Если пузыри одинакового размера, их общая стенка будет плоской.

Правила, которым подчиняются пузыри при соединении, были экспериментально установлены в XIX веке бельгийским физиком Жозефом Плато и доказаны математически в 1976 г. Жаном Тейлором.

  • Мыльные плёнки представляют собой кусочно гладкие поверхности, средняя кривизна которых постоянна на каждом гладком участке.
  • Если пузырей больше чем три, они будут располагаться таким образом, что возле одного края могут соединяться только три стенки, при этом углы между ними будут равны 120°, в силу равенства поверхностного натяжения для каждой соприкасающейся поверхности.
  • Линии пересечения поверхностей пересекаются в одной точке по четыре штуки, причём угол между любыми двумя равен arccos(-1/3)≈109,47°.

Пузыри, не подчиняющиеся этим правилам, в принципе могут образовываться, однако будут сильно неустойчивыми и быстро примут правильную форму либо разрушатся. Пчёлы, которые стремятся уменьшить расход воска, соединяют соты в ульях также под углом 120°, формируя, тем самым, правильные шестиугольники.

Интерференция и отражения

Отражение облаков в мыльном пузыре

Переливчатые «радужные» цвета мыльных пузырей получаются за счёт интерференции световых волн и определяются толщиной мыльной плёнки.

Когда свет проходит сквозь тонкую плёнку пузыря, часть его отражается от внешней поверхности, в то время как другая часть проникает внутрь плёнки и отражается от внутренней поверхности. Наблюдаемый в отражении цвет излучения определяется интерференцией этих двух отражений. Поскольку каждый проход света через плёнку создает сдвиг по фазе пропорциональный толщине плёнки и обратно пропорциональный длине волны, результат интерференции зависит от двух величин. Отражаясь, некоторые волны складываются в фазе, а другие в противофазе, и в результате белый свет, сталкивающийся с плёнкой, отражается с оттенком, зависящим от толщины плёнки.

По мере того, как плёнка становится тоньше из-за испарения воды, можно наблюдать изменение цвета пузыря. Более толстая плёнка убирает из белого света красный компонент, делая тем самым оттенок отражённого света сине-зелёным. Более тонкая плёнка убирает жёлтый (оставляя синий свет), затем зелёный (оставляя пурпурный), и затем синий (оставляя золотисто-жёлтый). В конце концов стенка пузыря становится тоньше, чем длина волны видимого света, все отражающиеся волны видимого света складываются в противофазе и мы перестаем видеть отражение совсем (на тёмном фоне эта часть пузыря выглядит «чёрным пятном»). Когда это происходит, толщина стенки мыльного пузыря меньше 25 нанометров, и пузырь, скорее всего, скоро лопнет.

Эффект интерференции также зависит от угла, с которым луч света сталкивается с плёнкой пузыря. Таким образом, даже если бы толщина стенки была везде одинаковой, мы бы всё равно наблюдали различные цвета из-за движения пузыря. Но толщина пузыря постоянно меняется из-за гравитации, которая стягивает жидкость в нижнюю часть так, что обычно мы можем наблюдать полосы различного цвета, которые движутся сверху вниз.

В этой диаграмме луч света сталкивается с поверхностью в точке X. Часть света отражается, а часть проходит через внешнюю поверхность и отражается от внутренней.

На этой диаграмме изображены два луча красного света (лучи 1 и 2). Оба луча разбиваются на два, но нас интересуют только те части, которые изображены сплошными линиями. Рассмотрим луч, выходящий из точки Y. Он состоит из двух лучей, наложившихся один на другой: части луча 1, которая прошла через стенку пузыря и части луча 2, которая отразилась от внешней поверхности. Луч, прошедший через точки XOY путешествовал дольше луча 2. Допустим, случилось так, что длина XOY пропорциональна длине волны красного света, поэтому два луча складываются в фазе.

Эта диаграмма похожа на предыдущую, за исключением того, что длина волны света другая. В этот раз расстояние XOY непропорционально длине волны, и лучи складываются в противофазе. В результате, синий цвет не отражается от пузыря с такой толщиной стенки.

Это компьютерное изображение показывает цвета, отражённые тонкой плёнкой воды, освещённой неполяризованным белым светом.

Математические свойства

Мыльные пузыри образуют пену

Мыльные пузыри также являются физической иллюстрацией проблемы минимальной поверхности, сложной математической задачи. Например, несмотря на то, что с 1884 года известно, что мыльный пузырь имеет минимальную площадь поверхности при заданном объёме, только в 2000 году было доказано[1], что два объединённых пузыря также имеют минимальную площадь поверхности при заданном объединённом объёме. Эта задача была названа теоремой двойного пузыря. Также, лишь с появлением геометрической теории меры удалось доказать, что оптимальная поверхность будет кусочно-гладкой, а не бесконечно изломаной.

Плёнка мыльного пузыря всегда стремится минимизировать свою площадь поверхности. Это связано с тем, что свободная энергия жидкой плёнки пропорциональна площади её поверхности и стремится к достижению минимума:

\Delta\mathcal{F} = \sigma S

где σ — поверхностное натяжение вещества, а S — полная площадь поверхности плёнки. Оптимальная форма отдельного пузыря — сфера, однако несколько пузырей, объединённых вместе, имеют гораздо более сложную форму.

Как делать мыльные пузыри

\Delta\mathcal{F} = \sigma S

Мыльный пузырь

Самый простой способ — использовать специальную жидкость для мыльных пузырей (которая продается в качестве игрушки) или просто смешать средство для мытья посуды с водой. Но, последний способ может не дать таких хороших результатов, каких хотелось бы получить, поэтому вот несколько приёмов, помогающих улучшить результат:

Компоненты

  • Что-нибудь уменьшающее поверхностное натяжение воды, например, жидкое мыло или детский шампунь. Чем более чистое мыло (без примесей парфюма или других добавок), тем лучший результат может получиться.
  • Что-нибудь уплотняющее воду. Наиболее часто используется глицерин (который можно купить в аптеке). Также можно использовать сахар, который лучше растворять в тёплой воде. Однако, плотность воды может стать слишком большой, поэтому важно соблюдать умеренность.
  • Дистиллированная вода. Вода из под крана содержит ионы кальция, которые связывают мыло. Дистиллированная вода работает лучше.

Процедура

  • Если оставить смесь открытой на несколько часов, то ее плотность тоже станет выше. Но, снова, если она станет слишком высокой, выдувать пузыри будет сложно.
  • Лучше избегать пузырьков или пены на поверхности смеси, аккуратно их убирая или просто дождавшись, пока они исчезнут.
  • То, насколько просто будет делать пузыри зависит от множества разных факторов. Разное мыло, разные условия окружающей среды, например, лучше избегать пыльного воздуха или ветра. Также, чем больше влажность воздуха, тем лучше, а значит лучше делать пузыри в дождливый день. Другими словами, наилучший способ найти идеальное решение — это метод проб и ошибок.

Литература

  • Charles V. Boys Soap-Bubbles. Their colors and the forces which mold them. — Dover Publications, New York 1990, ISBN 0-486-20542-8
  • Cyriel Isenberg The Science of Soap Films and Soap Bubbles. — Tieto Books, Clevedon North Somerset, 1978, ISBN 0-905028-02-3
  • Я. Е. Гегузин Пузыри

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

dik.academic.ru

Исследовательский проект «Тайны мыльных пузырей»

Выполнила:
ученица 1 «Б» класса
МБОУ «СОШ №4»
Котова Алина Андреевна, 7 лет

Руководитель: Кузнецова О.Н.

Введение

Соломинку простую сейчас возьму я в рот,
Воды в нее втяну я, потом слегка подую в соломинку —
И вот, сияя гладкой пленкой, растягиваясь вширь,
Выходит нежный, тонкий, раскрашенный пузырь.
Взлетает шар надутый, прозрачнее стекла.
Внутри его как будто сверкают зеркала…
Самуил Маршак

Актуальность темы

К нам в город приезжал цирк. И один из номеров был выдувание мыльных пузырей. И мне стало интересно: что это такое мыльный пузырь? Как давно появились мыльные пузыри? Какие пузыри бывают? Какие эксперименты можно делать с мыльными пузырями? Из каких растворов можно получить самые большие и прочные мыльные пузыри? В общем, вопросов возникло очень много, и мы решили попытаться ответить на них.

Цель исследования: научиться делать мыльные пузыри в домашних условиях.

Задачи:

  • Познакомиться с историей происхождения мыльных пузырей.
  • Узнать секреты мыльного пузыря.
  • В домашних условиях провести опыты по надуванию различных видов мыльных пузырей.

Объект исследования: состав и свойства мыльных пузырей.

Методы исследования: изучение литературы, интернет-сайтов, наблюдение и эксперименты, сравнение и обобщение результатов.

Гипотеза:

  1. Предположим, что мыльные пузыри образуются из мыльного раствора.
  2. Размеры и устойчивость мыльных пузырей зависит от состава жидкости для мыльных пузырей.

I. Основная часть

История происхождения мыльных пузырей.

Для того, чтобы узнать, как и когда появились мыльные пузыри мы стали искать информацию в сети Интернет. И нашли…

Мыльный пузырь — тонкая плёнка мыльной воды, которая формирует сферу с переливчатой поверхностью.

Когда и где точно появились мыльные пузыри и по сей день остаётся загадкой. Но доподлинно известно, что при раскопках древней Помпеи археологи обнаружили необычные фрески с изображением юных помпейцев, выдувающих мыльные пузыри. Значит, пузыри радовали детей и взрослых ещё во времена древней Помпеи. Видимо, у них были свои секреты производства мыла.

На картинах фламандских художников 18 века часто встречались изображения детей, выдувающих мыльные пузыри через глиняную соломинку. В 18 и 19 веках дети выдували мыльные пузыри, используя мыльную воду, оставшуюся после стирки.

Секреты мыльных пузырей интересовали философов, художников, учёных на протяжении веков, не оставляя равнодушных и в 21 веке.

Так, например, 9 августа 1996 года, Алан Маккей (Новая Зеландия) пустил мыльный пузырь длиной 32 метра. Его имя было занесено в «Книгу рекордов Гиннеса». Сэм Хит выдул самый огромный в мире мыльный пузырь, скорее целую мыльную тучу, которая парила в воздухе в парке Лондона. Однажды Сэм выдул мыльный пузырь, внутри которого находилось 50 человек.

Мыльные пузыри обычно недолговечны, существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно. Но, тем не менее, выдувание мыльных пузырей — любимое детское развлечение. И не только детское. Пока мы проводили исследование, убедились, что и взрослые тоже очень увлекаются выдуванием.

Вывод: выдувание мыльных пузырей — одно из любимых детских развлечений.

Презентация.

Рецепты производства раствора для мыльных пузырей.

Как же нам приготовить правильный раствор для мыльных пузырей? Понятно, что основу всех рецептов составляет моющее вещество и вода. И мы начали экспериментировать.

В четырех стаканчиках мы приготовили раствор.

Первый раствор — вода +средство для мытья посуды,

второй — вода + средство для мытья посуды + сахар,

третий — вода + средство для мытья посуды + глицерин (продается в аптеке), четвертый — вода + жидкое мыло.

Растворы готовы. Можно пробовать. Из первого раствора пузыри получились небольшие и быстро лопались. Из второго раствора с добавлением сахара пузыри получились такие же мелкие, но цветные. Уже интереснее. Из четвертого раствора пузыри вообще не надувались. А вот из третьего раствора, с глицерином, пузыри получались крупные и долго не лопались.

Вывод: основу всех рецептов для раствора составляют вода и моющее вещество.

Самое главное, «секретное» вещество, которое придает пузырям прочность — это глицерин.

Описание опытов по надуванию мыльных пузырей

Сначала мы все вместе просто беспорядочно с удовольствием выдували пузыри из соломинок разной толщины. Это очень нравилось нам. Потом решили выдувать пузыри разных размеров, сажать пузырь в пузырь, выдувать пузырь вокруг игрушки.

Опыт №1. Возьмем разные трубочки для пускания мыльных пузырей и попробуем их выдуть.

Вывод: размер пузыря влияет диаметр трубочки. Чем больше диаметр, тем крупнее получается пузырь.

Опыт 2. Пузырь в пузыре.

Поверхность стола смазываем мыльным раствором. Выдуваем большой пузырь на стол. Соломинку погружаем в мыльный раствор так, чтобы только кончик ее,остался сухим. Осторожно через стенку первого пузыря проталкиваем соломинку до центра. Большой пузырь не лопнул! Медленно начинаем дуть в соломинку.

Получаем второй пузырь, заключенный в первом. Осторожно вытягиваем соломинку.

Вывод: стенки мыльного пузыря достаточно прочны и эластичны, чтобы сквозь них можно было провести соломинку, предварительно смоченную мыльным
раствором.

Опыт 3. Пузыри вокруг предметов.

Небольшую игрушку смазываем мыльным раствором и кладем на стол. И аккуратно начинаем выдувать мыльный пузырь. Игрушка медленно погружается в пузырь. И вот фигурка оказывается лежащей под прозрачным полукруглым колпаком из мыльной пленки.

Вывод: мыльная пленка пузыря достаточно прочна и эластична, чтобы в него можно было поместить небольшой предмет, предварительно смоченный мыльным раствором.

Опыт 4. Мыльные цветы.

Мы подумали, а нельзя ли сделать из нескольких мыльных пузырей цветок. И принялись за дело. Я выдувала пузыри на стол, и они притягивались друг к другу.
Итак, оказывается можно сделать не только цветок, но и другие фигурки.

Вывод: этот опыт показывает, каким эластичным может быть мыльный пузырь и какие восхитительные предметы можно создать с его помощью.

Опыт 5. Пузырь на ладошке.

У нас возник вопрос, а можно ли поймать пузырь на ладошку? Сначала, пузырь лопался при соприкосновении с ладонью. Но потом мы догадались смазать ладошку мыльным раствором. И вот пузырь спокойно лежит в руке и не лопается!

Вывод: данный опыт опровергает распространенное убеждение о «неприкосновенности» пузыря и его недолговечности. Для того, чтобы посадить пузырь на предмет достаточно просто смочить его мыльным раствором, тем самым, сгладив шероховатости поверхности предмета и любоваться его радужной красотой в течение нескольких минут.

Опыт № 6. Меняются ли свойства мыльного пузыря на морозе?

Я стала выдувать пузыри на улице. Было -10С° градусов. Пузырь медленно стал замерзать. При -20С° шарик быстро замерз.

Вывод: поверхность пузыря из мыла и воды достаточно упруга. Пузырь опирается на ворсинки шарфа и как бы парит в воздухе. При медленном охлаждении пузырь переохлаждается и замерзает при -7С°. При выдувании пузырей на сильном морозе -20C°, -25C° сразу же на поверхности шара возникли мелкие кристаллики, которые быстро разрослись и, наконец, слились в единую картину, похожую на морозный рисунок на окне.

Заключение

В результате проделанной работы мне удалось познакомиться с историй происхождения мыльного пузыря. При более внимательном изучении мыльного раствора с помощью наблюдений и опытов, я узнала о том, какой раствор более эффективный для выдувания пузырей больших размеров и продолжительных по времени.

Гипотезы образования мыльных пузырей оказались верными. В состав мыльных пузырей входит мыло и моющее средство. Но в дополнение к этим главным веществам нужно добавить еще несколько составляющих, главным из которых является вода, глицерин. С помощью такого раствора я получила самые крупные и прочные мыльные пузыри, которые даже удавалось брать в руки.

Получение мыльного раствора для пускания мыльных пузырей в домашних условиях – вполне осуществимое и интересное занятие.

Выдувая мыльные пузыри поднимается настроение, забываются все проблемы, действительно хорошо разрабатываются легкие. Все это благотворительно влияет на здоровье.

Список литературы

  1. Малофеева Н. Н. Большая книга самых интересных фактов. – М.: ЗАО «РОСМЭН-пресс», 2010. – С.149.
  2. Как сделать мыльные пузыри. http://www.all-ebooks.com/
  3. Мыльные пузыри (видео). http://www.consumer-club.com.ua/multimedia/tag/
  4. http://igrushka.kz/vip58/puzir.php — Мыльные пленки и пузыри.
  5. http://www.nevcos.ru/fl.html — Секреты производства мыльных пузырей.

urok.1sept.ru

Физика мыльных пузырей – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

  • Участник: Красноруцкий Василий Евгеньевич
  • Руководитель: Зотова Татьяна Владимировна
      Тема: «Физика мыльных пузырей»

Мой учитель по физике предложила поучаствовать в конкурсе «Я учу физику». Я сразу принял это предложение, так как физика стала моим любимым предметом.

Почему я выбрал тему «Физика мыльных пузырей»?

У меня есть маленькая сестрёнка, которая любит всех удивлять. Каждый день я поражаюсь ею. И, конечно, я решил сделать для нее сюрприз!

Мыльный пузырь — тонкая многослойная плёнка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде сферы с переливчатой поверхностью. Мыльные пузыри обычно существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно. Их часто используют в своих играх дети.

Из истории. В 1997 г. – Фэн Янг соорудил самую большую в мире стену из мыльных пузырей высотой около 48 м и площадью 370 м2. Так, в 2007 г. он тоже попал в Книгу рекордов, надув пузырь высотой 1,5 м и шириной 3,3 м, в котором свободно разместились 50 человек.

В мыльном пузыре присутствуют 3 важных элемента:

  1. Диффузия — это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого. Эта тема в учебнике А.В. Перышкина за 7 класс «Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах».
  2. Закон Паскаля — давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку без изменения во всех направлениях. Эта тема в учебнике А.В. Перышкина за 7 класс «Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля».
  3. Закон Архимеда — тела, которые тяжелее жидкости, будучи опущены в неё, погружаются всё глубже, пока не достигают дна, и, пребывая в жидкости, теряют в своём весе столько, сколько весит жидкость, взятая в объёме тел. Эта тема в учебнике А.В. Перышкина за 7 класс «Архимедова сила».

Остановлюсь на каждой теме и попытаюсь ее раскрыть.

Знание явления «диффузии» необходимо было мне для того, чтобы узнать, как сделать наилучший раствор для мыльного пузыря. Как же сделать лучший мыльный раствор? В ходе работы выяснил, что мне необходимы для опытов:

  1. Вещества, уменьшающие поверхностное натяжение воды, например жидкое мыло или детский шампунь. Чем более чистое мыло (без примесей парфюма или других добавок), тем лучший результат может получиться.
  2. Вещества, уплотняющие воду. Наиболее часто используется глицерин (который можно купить в аптеке). Также можно использовать сахар, который лучше растворять в тёплой воде. Однако плотность воды может стать слишком большой, поэтому важно соблюдать умеренность.
  3. Дистиллированная вода. Вода из-под крана содержит ионы кальция, которые связывают мыло. При использовании дистиллированной воды влияние данного эффекта на качество мыльного пузыря значительно ниже.

Это основные компоненты для создания мыльного раствора. В видеоролике будет предложено 3 раствора для мыльного пузыря.

Далее я узнал для чего мне надо знать закон Паскаля. Сейчас я смело могу сказать своей младшей сестре, что мыльный пузырь имеет форму шара, так как давление внутри жидкости или газа во всех направлениях одинаково.

И действительно, почему пузырь имеет форму шара?

Пользуясь источниками интернета, я нашёл ответ на этот вопрос — в мыльном пузыре присутствует тёплый воздух и поэтому мыльный пузырь летает, ведь тёплый воздух легче воздуха. По закону Паскаля можно утверждать, что воздух, внутри мыльного пузыря, будет передаваться во всех направлениях и поэтому пузырь имеет форму шара.

Как же выдуваются мыльные пузыри?  Почему некоторые пузыри поднимаются, а потом опускаются?

Для того чтобы выдуть мыльный пузырь необходим хороший мыльный раствор. Мы надуваем мыльный пузырь тёплым воздухом изо рта. Этим воздухом мы создаём силу выталкивания, по которой воздух выталкивает плёнку в трубочке и получается пузырь формы шара. Он поднимается, ведь, как я уже говорил, тёплый воздух легче холодного. Остывая, он опускается, ведь остывший воздух тяжелее тёплого. Здесь всё стало ясно!

Из истории: Житель Швейцарии Ханс Рудольф Сутер выдул мыльный пузырь в длину более чем на 4 метра. Впоследствии его имя было внесено в «Книгу рекордов Гиннеса».

Я задался вопросом: Почему мыльные пузыри на солнце переливаются?

Оказалось, что это можно объяснить тоже при помощи физики. Но пока это явление смог узнать информацию от учителя, так как данная тема будет рассматриваться в 8 классе.

Оказалось, что калейдоскоп цветов, которыми переливаются мыльные пузыри, вызывается сложной структурой света и тем, как он отражается от поверхности пузырей. Белый свет состоит из множества цветов, каждый из которых характеризуется собственной длиной волны. Вот так и переливаются мыльные пузыри.

Я надеюсь, что мой проект вам понравится.

При выполнении практических опытов, я помнил о правилах техники безопасности. Я учитывал, что работать с мыльным раствором надо аккуратно, чтобы он не попадал в глаза. Также, размешивая раствор в стеклянной посуде, я работал с ней осторожно.

Вот ссылка на мой видеоролик: https://drive.google.com/file/d/0Bz70DG5FOyZ9NWZhSW1SZDUwYTA/view?usp=sharing


rosuchebnik.ru

Великое надувательство: наука мыльных пузырей

В 2006 году удалось подтвердить, что профессор анатомического института в Данциге (ныне Гданьск) Рудольф Шпаннер все-таки экспериментировал, создавая мыло из жира заключенных. Установить истину помог лабораторный анализ мыла, которое использовали в качестве улики против Шпаннера еще на Нюрнбергском процессе. Однако слухи о промышленных масштабах такого производства пока не доказаны.

Ядро и мембрана: что общего у мыла и живой клетки

Но вернемся от этих ужасающих картин к процессу получения мыла. После омыления образуется вязкая густая жидкость – смесь мыла и глицерина, которую называют «мыльный клей». Его можно уже залить в формы, дать застыть, а потом использовать. Однако мыло, полученное напрямую из мыльного клея (его называют «клеевое мыло» – да простят нас нелюбители тавтологий), содержит мало жирных кислот (40-60%). Из-за этого оно будет хуже пениться (хотя глицерин смягчает кожу, поэтому иногда его все же оставляют).

Чтобы повысить содержание жирных кислот, нужно отделить глицерин. Для этого можно добавить к мыльному клею или снова раствор щелочи, или раствор хлористого натрия. Тогда мыльный клей разделяется на слои: верхний, содержащий много жирных кислот, становится основой для мыла (слой называют «ядро», отсюда «ядровое мыло»), а нижний, где остается много глицерина и загрязняющие компоненты, называют «подмыльный щелок». Пилированным будут называть мыло, которое делали из ядра, перетертого на валиках специальной машины. Это делает мыло более однородным, устойчивым к прогорканию и размоканию.

Но как химически происходит отстирывание загрязнений при помощи мыла? Рассказываем. У молекулы мыла, как и у фосфолипидов, которые составляют мембрану наших клеток, есть гидрофобная (водоотталкивающая) часть СН3—(CH2)n и гидрофильную (водолюбивую) часть, например, COONa+ у твердого мыла. И, как и фосфолипиды в мембране, такие молекулы стремятся запрятать гидрофобные концы внутрь, чтобы спрятаться от внешней среды, где находится вода, а гидрофильные ориентируют наружу, создавая двойной слой – мыльную пленку, либо маленькие пузырьки-мицеллы.

indicator.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о