Перейти в начало сайта Перейти в начало сайта
Электронная библиотека «Наука и техника»
n-t.ru: Наука и техника
Начало сайта / Препринт / Научные развлечения
Начало сайта / Препринт / Научные развлечения

Научные статьи

Физика звёзд

Физика микромира

Журналы

Природа

Наука и жизнь

Природа и люди

Техника – молодёжи

Нобелевские лауреаты

Премия по физике

Премия по химии

Премия по литературе

Премия по медицине

Премия по экономике

Премия мира

Книги

В поисках «энергетической капсулы»

Загадки простой воды

Культура. Техника. Образование

Парадоксы науки

Смотри в корень!

Ученые – популяризаторы науки

Издания НиТ

Батарейки и аккумуляторы

Охранные системы

Источники энергии

Свет и тепло

Научно-популярные статьи

Наука сегодня

Научные гипотезы

Теория относительности

История науки

Научные развлечения

Техника сегодня

История техники

Измерения в технике

Источники энергии

Наука и религия

Мир, в котором мы живём

Лит. творчество ученых

Человек и общество

Образование

Разное

Антипузыри

 

Если на плоскую поверхность воды, в которой растворено моющее вещество (например, шампунь), упадет капля такого же раствора, может произойти неожиданное: капля, преодолев поверхностный слой жидкости, обогащенный молекулами поверхностно-активного вещества, проникнет в жидкость и в ее объеме образует сложную конструкцию – капля, окруженная слоем газа, за которым находится жидкость. Эту замкнутую прослойку газа называют антипузырем. Обычный мыльный пузырь – это сферический слой жидкости между двумя газовыми средами, а мыльный антипузырь – это сферический слой газа между двумя жидкими средами.

Рис. 1. Процесс образования антипузыря

Процесс образования антипузыря можно изобразить так, как это сделано на приводимых рисунках. И поверхность воды, и поверхность падающей на нее капли покрыты слоем поверхностно-активных молекул-спичек, при этом вовне обращены концы молекул, «не любящие» воду. Капля, подлетающая к поверхности, изгибает ее. Причин тому может быть несколько. Например, такая: увлечение падающей каплей слоя воздуха, который, препятствуя слиянию капли с поверхностью воды, изгибает эту поверхность. Может играть роль и то обстоятельство, что концы поверхностно-активных молекул, «не любящие» воду, препятствуют слиянию капли с водой, а значит, отталкивают воду от капли. Заключительный этап процесса состоит в том, что над каплей смыкается изогнутая поверхность воды и образуется замкнутая конструкция – мыльный антипузырь.

Опыты с антипузырями обнаружили много фактов и возбудили множество вопросов, безусловно, достойных поисков ответов на них.

Выяснилось, что «отрицательные» мыльные пузыри, значение радиуса которых Rа находится в интервале от 5·10–4 до 5·10–3 м, медленно всплывают к поверхности воды. И притом тем медленнее, чем больше размер пузыря.

Если пузырь лопается в объеме жидкости, возникает газовый пузырек, радиус которого Rп ≈ 10–4 м. Оба эти факта свидетельствуют о том, что на рисунке мы правильно изобразили структуру отрицательного пузыря – газовый сферический слой в жидкости. Толщина этого слоя h связана с величинами Ra и Rп формулой: h = Rп3/3 · Ra2, которая легко получается, если объем слоя приравнять к объему всплывающего пузырька.

При Rп ≈ 10–4 м и Ra ≈ 10–3 м оказывается h ≈ 3·10–7 м. Это близко к толщине пленки обычных мыльных пузырей, при которой должны обнаруживаться интерференционные цвета. В одном из описаний отрицательных пузырей сказано, что на их поверхности «...была видна переливающаяся радужная пленка».

Всплывающий мыльный антипузырь подвержен значительно меньшей выталкивающей силе Fв, чем обычный газовый пузырь того же размера. Легко понять, что, в согласии с законом Архимеда, силы, определяющие всплывания газового пузыря (Fп) и антипузыря (Fa) равных радиусов, относятся так, как объемы заключенного в них газа: Fп/Fa = (Rп/Ra)3.

При Rп ≈ 5·10–5 м, а Ra ≈ 5·10–3 м, оказывается, Fп/Fa ≈ 103. Такое отличие сил Fп и Fa и является причиной весьма медленного всплывания антипузыря. Это, например, означает, что, подойдя к поверхности воды, мыльный пузырь, даже если он и не маленький, может не найти в себе силы «пробить» поверхностный слой и выйти из объема.

Попытаемся представить себе, как может лопнуть мыльный антипузырь. Видимо, так же, как и обычный, с тем лишь отличием, что случайно возникшее зародышевое «отверстие» появится не на верхнем полюсе, как у пузыря на воде, а на нижнем полюсе, где газовая прослойка должна быть тоньше. В обсуждаемом случае роль отверстия в истинной пленке должна играть водяная перемычка между жидким ядром отрицательного пузыря и его жидким окружением.

 

Источники информации:

  1. Гегузин Я.Е. Пузыри – М.: Наука, 1985.
  2. Павлов-Веревкин Б.С. Мыльные антипузыри. «Химия и жизнь» №11, 1966.

Дата публикации:

28 февраля 2000 года

Электронная версия:

© НиТ. Препринт, 1997

В начало сайта | Книги | Статьи | Журналы | Нобелевские лауреаты | Издания НиТ | Подписка
Карта сайта | Cовместные проекты | Журнал «Сумбур» | Игумен Валериан | Техническая библиотека
© МОО «Наука и техника», 1997...2017
Об организацииАудиторияСвязаться с намиРазместить рекламуПравовая информация
Яндекс цитирования
Яндекс.Метрика