核心概念
化學
表面張力
表面活性劑
分子
化學鍵
介紹
如果你洗過碗，你就知道合適的洗碗皂可以使髒活變得容易得多。你有沒有想過洗碗皂是如何比單獨的水更有效地清潔碗碟的？像許多家用清潔劑一樣，洗碗皂是一種表面活性劑——它透過使食物顆粒更容易溶解在水中來幫助分解盤子上的殘留食物。這種肥皂還會分解水分子本身，這會帶來一些非常有趣的廚房科學！在本活動中，你將觀察洗碗皂在水中一些令人驚訝的特性！
背景
巨大的船隻、人和橡皮鴨都可以漂浮在水面上，這要歸功於水分子一個非常重要的特性：氫鍵！水分子透過形成從一個分子到另一個分子的這些鍵而緊密地相互連線。它們使水面上的水分子像一層薄膜一樣，甚至可以支撐小物體（如水黽）的重量。水的這種特性稱為表面張力。你可能在生活中多次觀察到這種現象。你有沒有注意到一滴水停留在你的汽車擋風玻璃上？這些雨滴沒有變平或飛濺，而是能夠保持球形，因為組成雨滴的水分子彼此之間的吸引力大於對汽車擋風玻璃的吸引力。因此，這些分子緊密地結合在一起，形成雨滴的球形。
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像洗碗皂這樣的表面活性劑會破壞水的表面張力。因此，漂浮在水中的物體會隨著表面張力的變化而沉沒或改變形狀。在本活動中，你將探索表面張力如何影響水中物體的行為，以及它為什麼如此重要！
材料
一個碗
水，足夠將碗至少裝滿一半
液體洗碗皂
一個橡皮筋
一個金屬縫紉針
準備
將你的碗至少裝滿一半的水。
步驟
將橡皮筋放在桌子或其他平坦的表面上。注意它放在桌子上的形狀。
將橡皮筋放入你的碗中。注意橡皮筋在水中的形狀。它看起來和在桌子上時不一樣嗎？如果不一樣，它有什麼不同？
將你的針放在橡皮筋中心的水中。針會沉還是浮？
在橡皮筋周圍的水中滴幾滴洗碗液。注意橡皮筋的形狀。當你新增洗碗液時，它的形狀有什麼變化嗎？
觀察針。如果它仍然漂浮，則新增更多的洗碗液。針會繼續漂浮還是沉沒？你認為這是為什麼？
觀察和結果
在本活動中，你使用洗碗皂來檢驗表面張力如何影響漂浮在水中物體的行為。
在活動開始時，你應注意到橡皮筋和針漂浮在水面上。它們漂浮是因為水分子以產生表面張力的方式相互抓住。這種特性使許多東西能夠漂浮在水面上，包括你的橡皮筋和針。你也應該注意到橡皮筋的形狀是鬆散的或不規則的。它沒有保持一個完美的圓形，而是漂浮成一個類似於你放入水中之前的形狀。
然而，當你新增洗碗皂時，你應該觀察到橡皮筋和針的行為發生了變化：橡皮筋應該突然彈出成一個圓形。此外，你應該注意到新增洗碗皂導致針沉到碗底而不是漂浮。
這兩個結果發生的原因相同——你可能已經猜到它與洗碗皂有關，洗碗皂是一種表面活性劑，旨在分解水的表面張力。這有助於使其成為優秀的清潔劑。在你將洗碗液新增到橡皮筋的中心後，橡皮筋內部的表面張力被分解了。然而，橡皮筋外面的水尚未接觸到洗碗皂。因此，橡皮筋外面的水仍然具有強大的表面張力，這導致它向各個方向向外拉橡皮筋。這使得橡皮筋突然彈出成圓形。
同樣，在你將肥皂新增到水中後，你應該看到針沉到碗底。因為肥皂分解了表面張力，水不再能夠支撐針的重量。
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