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肥皂泡如何形成的?如果我们吹的是纯净水 , 那么显而易见 , 是很难吹出泡泡来 , 即使能吹出来 , 也会在极短的时间内破裂 。 如果我们在水中加入特定的表面活性剂 , 比如肥皂、洗衣粉或者洗衣液 , 情况就不一样了 。
表面活性剂是一类具有特定的亲水或者亲油性质的物质 , 在溶液中 , 这些活性剂可以使液体的表面分子呈现定向排列的情形 , 从而使液体表面张力明显下降 。 由于表面活性剂具有一定的抗粘、起泡、增溶、洗涤、防腐、抗静电等功能 , 所以既能作为日常生活中洗涤剂的主要成分 , 同时也成为精细化工领域使用广泛的一类化工产品 。
当在水中加入表面活性剂以后 , 极大降低了水的表面张力 , 可以在外力作用下将水拉伸为非常薄的水膜 , 甚至在特殊仪器设备加持下 , 形成只有一层分子的分子水膜 。 我们通过吸管等工具 , 向水滴中吹气时 , 能够在水滴中形成越来越大的“中空”空间 , 内部压力逐渐提升 , 而水的表面水膜就越来越薄 , 于是构成了肥皂泡的表面 。 肥皂泡吹出来后 , 其水膜的厚度是非常小的 , 一般在1000纳米到10纳米之间 , 也就是和病毒的直径差不多 。
决定吹出来肥皂泡大小和存在时间的主要因素有四个 , 分别是液体的黏度、延展性、蒸发率以及表面张力 。 黏度越大、延展性越强、表面张力越小、蒸发率越低 , 那么肥皂泡就能吹得越大 , 而且持续时间越长 。
当太阳光照射到肥皂泡上后 , 由于太阳光是由七彩的色光所构成 , 这些色光在通过肥皂泡后 , 在肥皂泡的两个表面会发生两次反射 。 如果两条反射光在空中相交 , 那么就会发生光的干涉现象 , 干涉的结果是可能会使其中的一种色光增强 , 其它色光发生削弱 , 所以从不同的角度观察 , 肥皂泡整体上会呈现出五颜六色的色彩 。
肥皂泡破裂为何会产生高温?肥皂泡之所以能够撑起来形成球形 , 主要的原因在于其内部“中空”部分的气体压强 , 要比外部的标准大气压高出很多倍 , 这与维持球状的气球是一个道理 。 而维持着内外压强差的一个“屏障” , 就是水膜的表面张力 。
一旦肥皂泡的水膜发生破裂 , 那么张力的平衡就会被打破 , 内部的超高压强会在极短的时间内寻找到“出口” , 在气压差的推动下 , 内部气体快速向外部释放 , 从而阻止了肥皂泡水膜表面张力的恢复 , 因而肥皂泡就这样解体了 。
原来维持肥皂泡表面张力的能量 , 在水膜破裂的过程中 , 会迅速转化为气体的分子动能 。 而且此时肥皂泡内部的气体分子所经受的为2万到4万赫兹的高频环境 , 使得气体分子和原子的整体空间变得非常小 , 在空间缩小和气体微观粒子动能强烈增强的条件下 , 粒子间互相碰撞的几率迅速提升 , 形成了许多高能光粒子 。
通过专业的监测设备 , 可以通过测量肥皂泡破裂瞬间所发出的光谱 , 也就是说利用监测太阳表面温度同样的方式 , 人们可以确定破裂瞬间的温度 , 测量的结果能够达到2万摄氏度 。 所以 , 肥皂泡在破裂时 , 会因为能级很高而发出光线 , 只不过发光的时间太短 , 仅为100皮秒左右 , 即一万亿分之一秒 , 这么短的时间 , 没有专业设备肯定是监测不到的 。
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