Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Реферат на тему "Мыльные пузыри"

Реферат на тему "Мыльные пузыри"


До 7 декабря продлён приём заявок на
Международный конкурс "Мириады открытий"
(конкурс сразу по 24 предметам за один оргвзнос)

  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Пермского края

«Школа-интернат для детей с нарушением зрения»







Реферат на тему

«Мыльные пузыри»



Выполнен учащимся 8 класса И.А. Носковым

Учитель физики: М.А. Гостева













Пермь 2016


ОГЛАВЛЕНИЕ









ВВЕДЕНИЕ


Выдуйте мыльный пузырь, - смотрите на него:

вы можете заниматься всю жизнь его изучением,

не переставая извлекать из него уроки физики.

Уильям Томсон (лорд Кельвин)


Почему я выбрал эту тему?

Летящие по воздуху, переливающиеся всеми цветами радуги прозрачные шары идеально круглой формой. Что это? Конечно, мыльные пузыри. Каждый из нас пускал их не раз. Эта забава известна с давних времён и привлекает как детей, так и взрослых. Во время раскопок известного города Помпеи археологи обратили своё внимание на изображённых на фресках древних жителей города, надувающих мыльные пузыри. В Китае сохранились старинные изображения на бумаге, где люди через палочки надувают шарики. Не менее популярна эта забава и в наши дни высоких технологий.

На первый взгляд, кажется, что тема не актуальна и не имеет применения в современной жизни. Можно смело возразить, заметив, что, саморазвитие никогда не потеряет своей актуальности, во-вторых - выбранная тема упрощает понимание сложных законов физики. Кроме этого, возможности по применению мыльных пузырей оказались необычайно велики, особенно в индустрии развлечений. Сегодня нередко их используют в своих программах клоуны и аниматоры.

Я тоже не равнодушен к мыльным пузырям. И мне стало интересно: Что такое мыльный пузырь? Как он образуется? Какие пузыри бывают? Какие эксперименты можно проделывать с мыльными пузырями?

Тема исследования: «Мыльные пузыри».

Цель исследования: узнать о строении и свойствах мыльных пузырей.

Задачи:

Проанализировать научную литературу по изучаемой теме.

Узнать секреты мыльного пузыря.

Исследовать свойства мыльных пузырей, полученных из разных растворов.

Сделать выводы.

Объект исследования: мыльные пузыри.

Предмет исследования: секреты мыльных пузырей (форма, цвет, продолжительность «жизни», применение).

Методы исследования:

Анализ научной литературы по данному вопросу.

Наблюдение за мыльными пузырями из различных растворов.

Эксперимент.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

Мыльный пузырь – тонкая плёнка мыльной воды, которая формирует сферу с переливчатой поверхностью. Мыльные пузыри обычно недолговечны, существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно.

Точная дата рождения мыльного пузыря и по сей день остаётся загадкой.

Существует несколько версий возникновения мыльных пузырей:

  • Некоторые историки придерживаются мнения, что мыло изобрели римляне. Римский учёный и политик Плиний Старший утверждал, что своим знакомством с моющими средствами человечество обязано не высоко-цивилизованным египтянам, и не находчивым грекам или вавилонянам, а диким галльским племенам, с которыми римляне «познакомились ближе» на рубеже нашей эры. По свидетельству историка, галлы делали из сала и золы букового дерева какую-то чудодейственную мазь, которая при добавлении воды образовывала густую пену, позволяющую чисто мыть волосы. Они же придумали популярное ныне развлечение - мыльные пузыри.

  • Легенда о мыльном пузыре.  В один прекрасный день, когда создали мыло король, ничуть не шутя, отдал приказ «Всем вымыться мылом»! Но один старый сапожник по имени Пумпатус, который никогда не расставался со своей курительной трубкой, отказался выполнять приказ. Пумпатуса посадили в тюрьму, а в комнате, где его заперли, была ванна с мыльной пеной. Пумпатус закурил и вдруг увидел, что из трубки вылетел прекрасный прозрачный шар. Шар вылетел в окно и засиял на Солнце. Пумпатус во все глаза смотрел на происходящее. Люди увидели это чудо и стали сбегаться к окну тюремной камеры. Король обратился к учёному, проведя исследования профессор отметил, что в трубку попала мыльная вода, отсюда и появились мыльные пузыри. Все пришли в такой восторг, что уже и не думали о казни. Напротив, с тех пор трубочист стал знаменитым и почётным гражданином королевства. За любую покупку теперь можно было рассчитываться мыльными пузырями, они стали определённой ценностью. После этого мыльные пузыри стали популярны не только в одном маленьком королевстве, но и в целом мире!


Интересные факты из истории мыльных пузырей

  • На полотнах художников XII века изображены дети, выдувающие невесомые мыльные шары. Конечно, в те времена специальный раствор не использовался. Мыльные пузыри создавались из воды, остающейся после стирки одежды.

  • Популярность мыльных пузырей выросла в XIII веке. Этому способствовало использование в рекламе мыла картины известного художника с изображением мальчика, выдувающего мыльные пузыри.

  • Во второй половине XIX века английская компания в Лондоне начала производство жидкости для получения мыльных пузырей. Это изобретение очень быстро обрело популярность. И уже в начале XX века жидкость для надувания мыльных пузырей можно было купить практически везде по доступной цене.

  • Пик популярности мыльных пузырей пришёлся на 60-е годы 20-го века. Дети солнца и цветов «хиппи», сделали пузыри, светящиеся на солнце всеми цветами радуги, одной из эмблем своей идеологии. Они выступали за внутреннее раскрепощение человека, любовь и мир.

  • Тим Кехоэ потратил десять лет своей жизни на изобретение цветных мыльных пузырей (жёлтых, синих, красных). Самое интересное, что через некоторое время пузыри из цветных, превращаются в прозрачные бесцветные и не оставляют пятен на одежде и предметах. Такие пузыри выпускает компания ZBubbles.

Вывод: несмотря на то, что у мыльных пузырей нет официального дня рождения, исторические факты указывают, что люди познакомились с ними ещё со времён древнего Рима.

ГЛАВА 2. ФОРМА МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

Все восхищаются мыльными пузырями, особенно - их идеально круглой формой, переливающейся разными красками поверхностью и способностью долго парить в воздухе. Каждому из нас доводилось не только наблюдать эти удивительно красивые творения, но и выдувать их. Так всё же почему мыльный пузырь круглый? Ответ на этот вопрос заключается в том, что силы поверхностного натяжения стремятся придать мыльному пузырю максимально компактную форму.

Каждый день мы ощущаем, такие силы, как тяготение, упругость и трение. Но в окружающем нас мире повседневных явлений действует ещё одна сила, на которую мы не обращаем внимания. Эта сила сравнительно невелика и называется силой поверхностного натяжения. Примером её проявления является удар рукой по поверхности воды: неприятные ощущения и, возможно, покраснение руки.

Попробуем разобраться в возникновении силы поверхностного натяжения.

В пограничном слое - жидкость-газ - молекулы жидкости находятся во взаимодействии с молекулами водяного пара. Среднее значение равнодействующей молекулярных сил притяжения, приложенных к молекуле М1, которая находится внутри жидкости, близко к нулю.

Случайные флуктуации (отклонения от среднего значения физических величин, характеризующих систему из большого числа частиц) этой равнодействующей заставляют молекулу М1 совершать хаотическое движение внутри жидкости.


В поверхностном слое жидкости дело с молекулами обстоит иначе. Молекула М2, находится на границе раздела фаз (вода-газ). Если вокруг неё описать сферу молекулярного действия, то внутри сферы окажутся центры многих других молекул, взаимодействующих с молекулой М2. Радиус такой сферы составляет примерно 10-9 м.hello_html_7759339f.png

Для молекулы М2 в нижней полусфере окажется много молекул, а в верхней – значительно меньше, так как снизу находится жидкость, а сверху – пар или воздух.

Поэтому для молекулы М2 равнодействующая молекулярных сил притяжения в нижней полусфере много больше равнодействующей молекулярных сил в верхней полусфере. Силы, действующие в верхней полусфере так малы, что ими можно пренебречь.

Рассмотрим ещё одну молекулу М3, которая немного больше «утоплена» в жидкость, чем М2, но также находится в поверхностном слое. Поскольку в верней полусфере М3 будут находиться другие молекулы жидкости, то они будут притягивать М3 к себе и частично уравновешивать силы притяжения молекул, находящихся в нижней полусфере М3.

В результате общая равнодействующая сил, действующих на М3 окажется меньше общей равнодействующей М2.

Обе равнодействующие будут направлены внутрь жидкости перпендикулярно к её поверхности.

Таким образом, все молекулы жидкости, находящиеся в поверхностном слое толщиной, равной радиусу молекулярного действия, втягиваются внутрь жидкости.

Так как, пространство внутри жидкости занято другими молекулами, поверхностный слой создаёт давление на жидкость, которое называют молекулярным давлением.

Поскольку молекулы жидкости, находящиеся в поверхностном слое, втягиваются внутрь неё, то жидкость переходит в состояние, при котором площадь её свободной поверхности имеет наименьшую величину.

Например, капля дождя или тумана в воздухе приобретают форму шара. Водные пузыри в сильный дождь можно увидеть на лужах или наблюдать на кухне при кипении воды (бульон).

Сила поверхностного натяжения характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения – величиной, описывающей зависимость работы молекулярных сил, идущих на изменение площади свободной поверхности жидкости и самой площади изменения этой поверхности.

σ =

σ - коэффициент поверхностного натяжения;

А – работа молекулярных сил по изменению площади поверхности жидкости;

ΔS - изменение площади поверхности жидкости.

Таким образом, молекулярные силы, направленные вдоль поверхности жидкости, действуют на любую замкнутую линию на её поверхности по нормали к этой линии, сокращая площадь поверхности.

Это можно показать на следующем опыте.

На проволочном кольце укрепляется нитка длиной L.

Если затянуть проволочное кольцо мыльной плёнкой, то нить свободно расположится на ней, приняв случайную форму (рис. А). При разрушении плёнки нагретой иглой по одну сторону от нити, нить натянется, приняв форму дуги окружности (рис. В), так как молекулярные силы сократят поверхность, ограниченную верхней частью контура и ниткой. hello_html_5f24d706.jpg

Натяжение нити произошло под действием силы поверхностного натяжения со стороны сокращающейся плёнки, силы, приложенной к нити, которая в данном случае является линией раздела. Сила эта во всех точках перпендикулярна к нити. Эта сила действовала на нить и до разрушения плёнки, но при этом на неё действовали одинаковые с обеих сторон силы. После же прорыва одной части плёнки другая получила возможность уменьшить свою площадь и, как показывает форма натянувшейся нити, площадь эта стала минимальной.

Вывод: оптимальная форма отдельного мыльного пузыря - это сфера, так как сфера имеет наименьшую площадь поверхности при данном объёме. Из-за сил поверхностного натяжения мыльный пузырь всегда стремится минимизировать площадь поверхности. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и самим процессом надувания пузыря. Однако, если оставить пузырь плавать в воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.



ГЛАВА 3. ЦВЕТ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

«Мыльный пузырь, витая в воздухе, зажигается всеми оттенками цветов, присущими окружающим предметам. Мыльный пузырь, пожалуй, самое изысканное чудо природы!» (Марк Твен)

В природе часто можно наблюдать радужное окрашивание тонких плёнок (масляные плёнки на воде, мыльные пузыри, оксидные плёнки на металлах), возникающее в результате интерференции световых волн, отражённого двумя поверхностями плёнки.

Данная тема изучается в 12 классе, но т.к. интерференция света является одним из важнейших свойств мыльной плёнки, я решил углубиться в этот материал и включить его в свою работу.

Интерференция присуща волнам любой природы. Интерференцией света называют перераспределение интенсивности света в результате наложения нескольких когерентных световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. В физике когерентностью называется согласованность нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении. Колебания когерентны, если разность их фаз постоянна во времени и при сложении колебаний получается колебание той же частоты. Когерентность волны означает, что в различных точках волны разность фаз между двумя точками не зависит от времени.

Рассмотрим интерференцию световых волн в тонкой плёнке. Под тонкой плёнкой будем понимать такой прозрачный слой, толщина которого сравнима с длиной световой волны (390-770 нм).

Пусть на плоскопараллельную прозрачную плёнку с показателем преломления n (физическая величина, равная отношению скоростей света в двух средах) и толщиной h под углом α падает плоская монохроматическая волна (рассмотрим один луч). На поверхности плёнки в точке О луч разделится на два: частично отразится от верхней поверхности плёнки, а частично преломится. Преломлённый луч, дойдя до точки С, частично преломится в воздух (n0 = 1), а частично отразится и пойдёт к точке В. Здесь он опять частично отразится и преломится, выходя в воздух под углом α. Вышедшие из плёнки лучи 1 и 2 когерентны. Если на их пути поставить собирающую линзу, то они сойдутся в одной из точек Р фокальной плоскости линзы. В результате возникает интерференционная картина, которая определяется оптической разностью хода между интерферирующими лучами.hello_html_3482f3e8.png

Если в разности хода светового луча укладывается целое число длин волн, то наблюдается максимум интерференции и именно в этих местах на мыльном пузыре появляется яркая цветная интерференционная картина. Так как мыльная вода в пузыре под действием силы тяжести стекает вниз, при этом толщина плёнки изменяется, следовательно, и цветная интерференционная картина тоже перемещается по поверхности мыльного пузыря.

Интерференция, как известно, наблюдается, только если удвоенная толщина плёнки меньше длины падающей волны. Вот почему при плохом освещении или довольно толстой поверхностной плёнки мыльного пузыря интерференция не наблюдается и мыльный пузырь тогда не является цветным.

При прохождении белого света через тонкую плёнку мы видим разноцветную картину, так как белый свет является сложным, состоящим из семи основных цветов.hello_html_4438949e.jpg

Пузырь меняет цвет, «переливается» из-за того, что плёнка становится тоньше при испарении воды. 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 результате, стенка пузыря становится тоньше, чем длина волны видимого света, все отражающиеся волны видимого света складываются в противофазе, и мы перестаём видеть отражение (на тёмном фоне эта часть пузыря выглядит «чёрным пятном»). Когда это происходит, толщина стенки мыльного пузыря становится меньше 25 нм (25*10-9 м), значит пузырь 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».

«Когда будете наблюдать за мыльными пузырями в следующий раз, вспомните, что видите не сам пузырь, а красивейшие световые эффекты в нём, ведь сам пузырь теоретически увидеть невозможно! Если только у вас нет микроскопа с увеличением в 40000 раз…» (Перельман)

Вывод: мыльный пузырь кажется нам разноцветным и радужным из-за физического явления - интерференции. Солнечные лучи преломляются и переливаются разными цветами радуги в зависимости от длины световых волн, угла преломления (шар постоянно движется) и толщины стенок пузыря.

ГЛАВА 4. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ «ЖИЗНИ» МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

Вот мыльный пузырь ещё есть, а вот он просто испарился в воздухе. Почему это происходит? Каждый из нас задумывался над этим вопросом.

Процесс исчезновения пузырей можно описать словами Винни-Пуха о мёде: «Мёд если есть, то его сразу нет».

Учёные подсчитали, что лопается мыльный пузырь за одну тысячную долю секунды, для фиксации этого процесса понадобилась камера способная снимать до 5000 кадров в секунду.

Ричард Хикс, фотограф из Великобритании, смог запечатлеть этот процесс. Его помощницей стала жена: она выдула, а затем лопнула пузырь, прикоснувшись рукой.

hello_html_5ce51dc0.jpg

hello_html_3294723c.jpg

hello_html_2b6638ae.jpg

hello_html_7e06cfa4.jpg

На замедленной съёмке видно: как только целостность мыльного пузыря нарушилась, его оболочка постепенно начала разрушаться по всей длине окружности.

Обычные представления о недолговечности мыльных пузырей не вполне оправданы. Оказывается, при надлежащем обращении удаётся сохранить мыльный пузырь в продолжение нескольких месяцев. Миф о скоротечности жизни мыльного пузыря, впервые опроверг английский исследователь Джеймс Дьюар (1842-1923). Он проводил опыты по консервации мыльного пузыря. Хранил мыльные пузыри в особых бутылках, хорошо защищённых от пыли, высыхания и сотрясения воздуха. В изобретённом им сосуде с двойными стенками Дьюар сохранял некоторые пузыри месяц и более. Его изобретение легло в основу колб для термосов, ёмкостей для перевозки жидких газов и других полезных приспособлений.

Лоренсу в Америке удавалось годами сохранять мыльные пузыри под стеклянным колпаком.

Также, мыльный пузырь можно заморозить. При этом он, не разобьётся, опустившись на землю, а станет эластичным. Если на него слегка надавить, то он начнёт деформироваться - появятся вмятины. Температура замерзания мыльного пузыря около -70С. Для этого необходимо положить на него снежинку или осторожно опустить пузырь на снег, и он превратится в ледяную сферу. При температуре −150C мыльное чудо замёрзнет при соприкосновении с поверхностью. Воздух, внутри пузыря, будет постепенно проникать наружу и пузырь разрушится под действием собственного веса.

При температуре −25 °C пузыри замерзают в воздухе и могут разбиться при ударе о землю. При надувании пузыря тёплым воздухом он замёрзнет в сферической форме. При дальнейшем охлаждении воздуха его объём будет уменьшаться и, пузырь может частично разрушиться, его форма будет искажена. Пузыри, надутые при низких температурах, всегда небольшие, так как быстро замерзают, при дальнейшем надувании они лопнут.

Вывод: продолжительность «жизни» мыльных пузырей зависит от способа хранения. Исследование времени «жизни» мыльных пузырей способствовало изобретению термосов, ёмкостей для перевозки жидких газов и других приспособлений.




ГЛАВА 5. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

Мыльные пузыри учёные называют «структурами с наименьшей поверхностью».

Изучение свойств и условий существования мыльного пузыря получило своё продолжение в решении проблемы минимальной поверхности, сложной математической задачи. Эта задача была названа теорией двойного пузыря. С 1884 г известно, что мыльный пузырь имеет минимальную площадь поверхности при заданном объёме, но только в 2000 г было доказано, что два объединённых пузыря также имеют минимальную площадь поверхности при заданном объединённом объёме. Решение этой задачи было названо теоремой двойного пузыря.

Когда два пузыря соединяются, их общая стенка выпячивается внутрь большого пузыря, так как в маленьком пузыре давление больше. При шарообразной форме воздух внутри пузыря, согласно закону Паскаля, равномерно давит на все участки его внутренней стенки. Давление в пузыре оказывается больше атмосферного. Избыточное давление обусловлено тем, что мыльная плёнка, стремясь ещё больше уменьшить свою поверхность, сдавливает воздух внутри пузыря. Причём, чем меньше его радиус, тем большим оказывается избыточное давление внутри пузыря. Если пузыри одинакового размера, их стенка будет плоской, они принимают форму с наименьшей возможной площадью поверхности.

Правила, которым подчиняются пузыри при соединении, были экспериментально установлены в XIX веке бельгийским физиком Жозефом Плато (1881-1883) 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 располагаются следующим образом: возле одного края соединяются только три стенки, при этом углы между ними будут равны 120°, в силу равенства поверхностного натяжения для каждой соприкасающейся поверхности.

Пузыри, не подчиняющиеся этим правилам, в принципе могут образовываться, однако будут сильно неустойчивыми и быстро примут правильную форму или разрушатся.

Если соединить много одинаковых пузырей, они соединят свои стенки в форме шестиугольников, напоминающих пчелиные соты. Пузыри, соединяясь, стремятся уменьшить площадь своей поверхности.

Пчёлы, которые стремятся уменьшить расход воска, соединяют соты в ульях также под углом 120°, формируя, тем самым, правильные шестиугольники, чтобы использовать минимальное количество воска для хранения максимального количества мёда.

Вывод: мыльные пузыри играют роль математических моделей. Кроме этого, множество соединённых вместе мыльных пузырей напоминает пчелиные соты, что говорит об однородности природы.

hello_html_m674859da.jpghello_html_4cfe1274.jpg

ГЛАВА 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

6.1 В быту

Люди давно заметили свойство мыльной пены - собирать грязь с других предметов. Именно крошечные мыльные пузыри в мыльной пене и выполняют основную работу мыла, стиральных порошков и других моющих средств, отмывая грязные руки и отстирывая бельё и одежду.

6.2 На производстве

Механический способ извлечения мельчайших зёрнышек руды из массы «пустой» горной породы.

В конце XIX века труднейшей задачей горных техников являлась добыча мелких вкраплений руды из массы горной породы. Некоторые «редкие» металлы - ванадий, цирконий, ниобий, не образовали крупных скоплений. Их можно было добыть только из месторождений «вкраплённых» руд.

Шахтёры заметили, что при стирке их одежды с мыльной пеной выносилась рудная пыль. Песчинки пустой руды осаждались на дно корыта. Это наблюдение навело на мысль, как можно «обогащать» руду, извлекая её зёрнышки из горной породы.

Добытую породу дробят и размалывают в мелкий порошок. При этом рудные зёрнышки освобождаются из горной породы, превращающейся в песок. Воздушные пузырьки в чистой воде не могут вынести рудные зёрнышки на поверхность, потому что быстро лопаются. Для получения устойчивой пены в воду добавляют реагенты. Эти вещества обволакивают рудные зёрна, делая их поверхность несмачиваемой водой. Рудные зёрна прилипают к пузырькам и поднимаются с ними, за счёт поверхностного натяжения. Пену собирают, высушивают и получают рудный «концентрат» с большим процентным содержанием металла. Песок же уносится из ящика водой в реку.

Вывод: Таким образом, обильная мыльная пена находит применение в быту и на производстве.

ГЛАВА 7. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

Мыльные пузыри больше всего любят дети. Это погружает их в мир грёз, они всматриваются ввысь, наблюдая как они парят всё выше и выше в небе.

Самый простой способ выдувать радужные пузыри - использовать специальную жидкость для мыльных пузырей, которую можно приобрести в магазине. Но она быстро заканчивается, а рецептура раствора умещается во фразах «специальный мыльный раствор» или «в состав входят высококачественные безвредные компоненты». Поэтому, я решил изготовить раствор для мыльных пузырей самостоятельно, изучив приведённые составы растворов, встречающиеся в Интернете.

Известно, что пузырь, сделанный только из воды, нестабилен и быстро лопается. Для устойчивости его состояния необходимо использовать жидкость с небольшим коэффициентом поверхностного натяжения.

Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода жидкости. В таблице представлены некоторые значения σ для различных веществ. Коэффициенты поверхностного натяжения некоторых жидкостей:

Жидкость

Поверхностное натяжение, Н/м2

Вода

0,0725

Раствор мыла в воде

0,040

Спирт

0,022

Эфир

0,017

Ртуть

0,470


Анализ таблицы показывает, что коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора примерно в два раза меньше коэффициента поверхностного натяжения чистой воды, так как в мыле содержатся поверхностно-активные вещества (ПАВ). Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность - способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз.

Это можно подтвердить на опыте.

Кораблик, изготовленный из пластика, неподвижен в стоячей воде. Для изменения его состояния достаточно добавить в воду каплю мыльного раствора. Кораблик начинает быстро набирать скорость. Чем выше поверхностная активность водных растворов мыла (ПАВ), тем больше они понижают натяжение в поверхностном слое.

Составы мыльных пузырей:

Состав №1:100 гр. любого средства для мытья посуды (концентрат CLEAN HOME – гель для мытья посуды), 300 мл воды, 50 мл глицерина. 

Состав №2: 600 г горячей дистиллированной воды, 300 г глицерина, 200 г моющего средства в порошке, 20 капель нашатырного спирта.

Состав №3: 50 мл обычного геля для душа, 50 мл воды, 1/2 чайной ложки сахара. 

Состав №4: 4 столовых ложки стружки из хозяйственного мыла, 400 г горячей воды (лучше сделать это на огне). Дать постоять, добавить 2 чайной ложки сахара.

Состав №5: 40 мл яичного шампуня (органический шампунь), 60 мл дистиллированной воды, 2 чайных ложки сахара, 1 капля красителя из фломастера.

Состав №6: смесь из составов 1-5.

Состав №7: готовый мыльный раствор.

Экспериментальная часть

Этап 1. Подготовительный

Для исследования растворов понадобились следующие вещества и оборудование: 

Компоненты

Действие

Оборудование

Мыло или мыло содержащий раствор

уменьшает поверхностное натяжение воды

Стаканчики 
Всевозможные мерные ёмкости
 
Трубочка для выдувания

Глицерин

уплотняет воду

Сахар

уплотняет воду

Проточная вода содержит ионы кальция

ионы кальция связывают мыло

Дистиллированная вода

ионы кальция не связывают мыло

Краситель

окрашивает воду



Этап 2. Приготовление 7 мыльных растворов

Составы рецептов мыльных пузырей полностью соблюдены, но предварительно уменьшены их пропорции, согласно ёмкости посуды 100 мл.

Этап 3. Тестирование составов мыльных пузырей 
Таблица тестирования составов мыльных пузырей

состава


Тест

1

2

3

4

5

6

7

Время жизни мыльного пузыря, с

10-11

3

20

14

15

10

7

Средний размер, см

8-9

2-3

6

6

9-11

7-8

7-8

Максимальный размер, см

15

-

8

8

15

12

12

Из десяти получилось

8/10

2/10

9/10

9/10

10/10

8/10

8/10

Из них маленьких

2

2

4

3

3

2

2



Результат: Согласно, экспериментальным данным, наилучший состав имеет образец № 5. Следует отметить, мыльные пузыри, полученные из него имели ярко-выраженную окраску, кроме этого совершали вращение при выдувании.

Остальные составы показали средние результаты, из них самые низкие – состав №2. 

Таким образом, главным компонентом раствора мыльных пузырей, является мыло и моющие средства в сочетании с дополнительными веществами: вода, глицерин, сахар, краситель.

Вода для раствора должна быть мягкая лучше, дистиллированная. Тяжёлая вода из-за минерального содержания - причина хрупких пузырей, которые недолговечны.

Лучшим моющим средством стал органический шампунь. Для пузырей долгожителей рекомендуется добавление в получившийся раствор чистый глицерин, который можно приобрести в аптеке по приемлемой цене.

Заслуживает внимание процесс выдувания пузырей:

- следует избегать пузырьков или пены на поверхности смеси, аккуратно их убирая или дождаться, когда они исчезнут;

- держать смесь открытой в течении нескольких часов, так как её плотность увеличится, что приведёт к сложности выдувания:

- опасаться пыльного воздуха или ветра.

Лучше пускать мыльные пузыри в дождливый день при повышенной влажности воздуха.

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.

Другими словами, наилучший способ выдувания мыльных пузырей - это метод проб и ошибок.

Вывод: Получение мыльного раствора для мыльных пузырей в домашних условиях – вполне осуществимое и интереснейшее занятие.













ЗАКЛЮЧЕНИЕ



Известно, что английский физик-экспериментатор Чарлз Вернон Бойз (1855-1944) был так заинтригован мыльными пузырями, что написал 200-страничную книгу: «Мыльные пузыри. Их цвет и силы, придающие им форму». Бойз назвал мыльные пузыри «великолепным экспериментальным объектом».

Я полностью поддерживаю Ч.В. Бойза.

В ходе работы я постарался ответить на все поставленные вопросы. Из дополнительных источников, рассказов и объяснений учителя подчерпнул много нового и интересного, расширил свои знания по «Молекулярной физике», «Оптике».

Наиболее привлекательной для меня и моих одноклассников (Горбунова А., и Мельникова А.) была экспериментальная часть.

Сожалею о том, что поздно начал заниматься работой над рефератом, потому что мыльные пузыри оказывается, можно выдувать и зимой, думаю, что это небезынтересно!

Практическая значимость проекта: данный материал можно использовать для проведения занятия с учащимися начальной школы.

Следует отметить ещё один положительный момент: выдувая мыльные пузыри, поднимается настроение, забываются все проблемы и, хорошо разрабатываются лёгкие. Всё это благотворно влияет на здоровье.

Теперь я знаю, как сделать «яркие, прочные» мыльные пузыри своими руками.







СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ



Литература



  1. Асламазов Л. Г., Варламов А. А., Удивительная физика, М.: Наука, 1988

  2. Блинов Л. Молекулы-русалки «Наука и жизнь», №4,1989

  3. Варламов С. Эксперименты с мыльной пленкой/ С. Варламов //Квант. — 2006. — № 3, с. 37-38.

  4. Гегузин Я.Е. Пузыри - М.: Наука, 1985.

  5. «Известия науки», портал http://www.inauka.ru, редакция газеты «Известия», 2002

  6. Генденштейн Л. Э., Физика 11 класс, М. Мнемозина, 2009

  7. Лущекина О.Б., школа № 307, г. Москва «Шоу мыльных пузырей, или куда может завести работа над проектом», газета «Физика», №22 2004г.

  8. Мякишев Г. Я., Физика 11 класс, М.: Просвещение, 2004

  9. Перельман Я. «Занимательная физика», Москва, 1967г.

  10. Пузыри на морозе. «Наука и жизнь», №2,1982г.

  11. Скляревский Е. Мыльный пузырь как загадка науки

  12. Тит Том Научные забавы: интересные опыты, самоделки, развлечения/ Тит Том - М.: Издательский дом Мещерекова,2008г. - 224с.

  13. Шварц А., Перри Дж., Берн Д ж., Поверхностно-активные вещества и моющие средства, М., 1960

  14. Щербакова Ю. В., Занимательная физика на уроках и внеклассных мероприятиях, М.: Глобус, 2010






Интернет-ресурсы


  1. Григорьева Е.А. Пушкин, физика и мы. Викторина. [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2014/03/26/ pushkin-fizika-i-my-viktorina (Дата обращения 25.03.2016)

  2. Занимательная-физика. РФ [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.afizika.ru/skorost / (Дата обращения 01.04.2016)

  3. Мыльный пузырь. Материал из Википедии [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/ (Дата обращения 25.03.2016)

  4. Николаева Е. Рецепты мыльных пузырей. [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://bubblesmile.narod.ru/recept.htm (Дата обращения 22.03.2016)

  5. Онохин Д.А. Поверхностное натяжение [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://xreferat.ru/102/1251-1-poverhnostnoe-natyazhenie.html/ (Дата обращения 01.04.2016)

  6. Орехов Н.В. Поверхностное натяжение [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.bestreferat.ru/referat-59508.html / (Дата обращения 30.03.2016)

  7. Пылёв Ю. Чудеса своими руками. [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://demonstrator.narod.ru/experiments/bubble.html (Дата обращения 18.03.2016)

  8. William J. Beaty. ANTIBUBBLES. A simple science project [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.eskimo.com/~billb/amateur

/antibub/antibub1.html / (Дата обращения 04.04.2016)

  1. Yulia Thomas/ Antibubbles [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.jtan.com/antibubble/ (Дата обращения 24.03.2016)





57 вебинаров для учителей на разные темы
ПЕРЕЙТИ к бесплатному просмотру
(заказ свидетельства о просмотре - только до 11 декабря)

Автор
Дата добавления 08.08.2016
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров151
Номер материала ДБ-153016
Получить свидетельство о публикации

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх