製作最好的大泡泡魔杖

一項充滿張力的科學活動

越來越大... 你能吹出多大的巨型泡泡而不破裂?試試這個簡單的科學活動,找出答案!

喬治·雷特塞克

核心概念
化學
表面張力
水分子

引言
你是否曾經嘗試吹泡泡,但無論你多麼努力——泡泡就是無法形成?為什麼會這樣?為什麼泡泡會形成?為什麼有時候吹泡泡更難?在這個活動中,我們將探索泡泡是如何形成的,並測試我們的泡泡能達到多大的極限!

背景
你可能知道,泡泡依賴表面張力來保持形狀。水分子喜歡彼此依附,就像磁鐵會排列並吸附到它們所吸引的其他磁鐵一樣,水分子也會彼此排列並形成氫鍵,從而產生表面張力。這種表面張力使得水的表面像彈性膜一樣,可以拉伸並保持形狀。如果你在蠟紙上滴少量水,你可以看到表面張力作用的一個很好的例子。水不會飛濺或變平,而是在紙上形成小的球形液滴。這些水滴能夠保持形狀,是因為水分子彼此之間的吸引力比它們對蠟紙的吸引力更大。這種吸引力的強度有助於將水滴保持在一起。


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事實上,水的表面張力非常強,以至於我們無法只用水吹出泡泡。新增肥皂或洗滌劑會降低水的表面張力,從而使泡泡能夠形成。它透過在水分子之間創造空間,降低它們彼此之間的吸引力來實現這一點。如果你再想想磁鐵,當兩個磁鐵非常靠近時,它們之間的拉力比你慢慢分開它們時要強得多。降低水分子之間吸引力的強度會降低泡泡溶液的表面張力,從而使泡泡能夠形成!

材料

  • 兩根木棍(直徑至少半英寸效果最佳。)

  • 兩個羊眼螺絲(帶有螺紋底座的閉合環)

  • 紗線或烘焙麻線(至少18英尺)

  • 兩個墊圈

  • 泡泡溶液(可選的自制泡泡溶液成分如下所列。)

  • 一個用來盛泡泡溶液的大桶

  • 有跑步空間的戶外區域!

  • 一位成年幫手

  • 一個捲尺

  • 剪刀

泡泡溶液(大約半加侖。)

  • 八杯水

  • 半杯液體洗碗皂(藍色Dawn效果很好。)

  • 一湯匙甘油

  • 一湯匙泡打粉

準備工作

  • 這項活動可能會有點亂。從現在開始,一切都應該在室外進行!

  • 將泡泡溶液倒入桶中。如果你要自己製作泡泡溶液,請將所有成分混合在桶中並輕輕攪拌混合。(儘量避免在溶液表面產生肥皂泡。)

  • 請您的成年幫手幫助您將羊眼螺絲固定在每根木棍的一端。

步驟

  • 剪下一段三英尺長的麻線,將其穿過一個墊圈和每個羊眼螺絲,形成一個環。將麻線的末端打結在一起(結可以在任何位置)。這就是你的泡泡魔杖!

  • 將您的泡泡溶液桶放在一個空曠的區域。將捲尺放在地上,從您的桶開始,沿風向延伸至少10英尺。

  • 握住沒有羊眼螺絲的木棍末端。輕輕地將兩個羊眼螺絲觸碰在一起,並將紗線完全浸入泡泡溶液中。

  • 輕輕地將魔杖從泡泡溶液中提起。分開木棍的末端以開啟紗線環。

  • 將魔杖遠離您的身體,並沿著捲尺慢慢行走,朝風的方向走。你認為你能製造多大的泡泡?

  • 讓您的成年幫手測量您製造的泡泡的長度!至少嘗試五次,並記住最長的泡泡。

  • 剪斷麻線並將其從魔杖上取下。儲存墊圈!

  • 剪下一段六英尺長的麻線,將其穿過一個墊圈和每個羊眼螺絲,形成一個環。將麻線的末端打結在一起(結可以在任何位置)。

  • 使用更大的魔杖重複上述製作泡泡的步驟。測量您可以用六英尺長的麻線製作的最長的泡泡。你認為這些泡泡會更容易還是更難形成?

  • 剪斷麻線並將其從魔杖上取下。儲存墊圈!

  • 剪下一段九英尺長的麻線,將其穿過兩個墊圈和每個羊眼螺絲,形成一個環。將麻線的末端打結在一起。(結可以在任何位置。)

  • 請您的成年幫手在您重複製作泡泡的步驟時協助您,你們兩個都拿著魔杖。測量您可以用九英尺長的麻線製作的最長的泡泡。你認為你能用九英尺長的魔杖製造泡泡嗎?你認為它們會大得多嗎?

  • 額外內容: 測試泡泡溶液。嘗試去除甘油或泡打粉。這些成分如何影響您製造的泡泡?

  • 額外內容: 讓泡泡溶液靜置過夜,然後重新嘗試此活動。測試看看您是否能獲得更大的泡泡!  

觀察和結果
在這個活動中,您僅用一根細繩和一些耐心就創造了一些最大的泡泡!您可能發現,用較短的麻線更容易製造長泡泡。隨著麻線越來越長(尤其是達到九英尺時),泡泡可能更難形成。

我們知道,泡泡可以因表面張力而保持其形狀。事實上,構成泡泡表面的泡泡溶液混合物由三個非常薄的層組成:肥皂、水和另一層肥皂。這被稱為肥皂膜。水層的表面張力是使泡泡保持在一起的原因。因此,當肥皂層之間的水蒸發時,泡泡就會破裂。為了製造更大更強的泡泡,我們需要加厚肥皂壁,以防止水蒸發。為此,我們添加了甘油,以幫助加厚這些肥皂壁並使泡泡保持在一起!這使得泡泡更強、更大、更持久。

然而,在某種程度上,泡泡會變得太大而無法保持在一起。較大的泡泡具有較大的表面積,這意味著諸如氣壓和重力之類的外力有更多的地方可以產生影響。此外,較大的泡泡還有自己的重量需要支撐。想象一下用樂高積木建造一個隧道。你可以用較小的直徑建造一個非常長的隧道。但是,如果你嘗試建造一個成年人可以走過的隧道,它將更難支撐自身的重量。這與您使用九英尺長麻線魔杖的經歷類似。泡泡的主體大得多,因此也更加脆弱。

清理
將肥皂混合物倒入下水道。

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此活動與科學夥伴合作推出

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