Всички се възхищаваме на мехурчетата, особено на сапунените мехурчета - тяхната перфектно кръгла форма и преливна повърхност с различни цветове. Техният цвят и силата, които ги оформят. " Момчетата нарекли сапунените мехурчета великолепен експериментален обект и посочиха, че силите, които оформят балона, присъстват във всички течности.
Тези сили са вездесъщи. Варенето на чай не може без тях, без тях не можете да затворите сегашния кран в кухнята, те се помнят, когато се гмуркате във водата. По принцип всяка течност има тази сила.
Какво кара капки вода да се съберат?
Представете си, че пълните балон с вода. Колкото повече вода наливате в нея, толкова повече се разтяга гумената обвивка на топката. В крайна сметка тя ще спре да се разтяга и да се спука. А сега си представете капка вода. Водата се събира на върха на пипетата под формата на нарастваща капка. Капка става все по-голяма и по-голяма. Накрая достига определен критичен размер и излиза от върха на пипетата.
Момчетата си зададоха въпроса: „Защо водата обикновено се събира на върха на пипетата под формата на капка?“ Впечатлението е, че водата се влива в малка еластична торбичка, като балон. Тази торба слиза от пипетата, когато е пълна с вода. Естествено няма еластична торбичка около капката. Но нещо трябва да задържи капката в класическата си форма. Трябва да има някаква невидима черупка, някакво нещо.
Повърхностно напрежение
Това нещо - свойство на водата и всяка друга течност - се нарича повърхностно напрежение. Вземете вода. Водните молекули под повърхността му са свързани помежду си от мощни сили на междумолекулно взаимодействие. Молекулите, разположени в повърхностния слой, изпитват атрактивна сила само от подлежащите и съседните молекули. Тоест, молекулите на повърхностната вода се привличат навътре и навън. Именно това взаимодействие на сили създава ефекта на филм или повърхностно напрежение върху повърхността на водата.
По този начин повърхностното напрежение може да се разглежда като вид „черупка“ на водата. Тази обвивка причинява увисване на капка в края на кран. Когато капката стане твърде голяма, черупката не се изправя и се разрушава. Момчетата подчертаха, че различните течности имат обвивки с различна якост. Алкохолът има по-ниско повърхностно напрежение, така че образува по-малки капки от водата. Но живакът, който върви около пода на малки топки, когато термометърът се счупи, има повърхностно напрежение шест пъти по-високо от това на водата.
Какво пречи на сапунения балон да се спука?
Повърхностното напрежение предотвратява спукване на сапунения мехур. Когато спуснете рамката в сапунен разтвор и след това я извадите оттам, виждате тънък филм за дъгата, който покрива лумена на рамката. Духайте върху рамката. От него ще стърчи балон. Сапунният филм е опънат като еластична обвивка. Издуйте още малко. Сапунният филм ще се затвори около въздуха, а сапуненият балон ще тръгне на независимо пътуване, блестящ с всички цветове на дъгата.
Черупката на сапунения балон има еластични свойства, така че въздухът вътре в балона е под налягане, като въздух вътре в камерата на футболна топка. Стойността вътре в налягането на балона зависи от кривината на стената на балона. Колкото по-голяма е кривината и колкото е по-малък балонът, толкова по-голямо е налягането. Бойз експериментално доказа, че въздухът, който се пука от спукан сапунен мехур, може да загаси пламъка на свещ.
Но защо тогава балонът е кръгъл?
Отговорът се крие във факта, че силите на повърхностното напрежение са склонни да дадат на сапунения балон най-компактната форма. Най-компактната форма в природата е топка (а не кубче например). Със сферична форма въздухът вътре в балона равномерно се притиска към всички части на вътрешната му стена (поне докато балонът не се спука).
Същите момчета обаче отбелязаха, че чрез прилагане на външна сила може да се направи балон с несферична форма. Ако опънете сапунен филм между два пръстена и го издърпате до празнина, се образува сапунен мехур с цилиндрична форма. Колкото по-голям е размерът на такъв цилиндричен балон, толкова по-малка е неговата сила. В крайна сметка в средата на такъв мехур се появява стесняване и той се разделя на два обикновени кръгли мехурчета.
