童年迷思:为什么用洗洁精配成的泡泡水吹不出很多泡泡?

作者: 重光

来源: 中科院物理所

发布日期: 2020-02-28

本文探讨了为什么用洗洁精配成的泡泡水吹不出很多泡泡,并介绍了表面张力、薄膜干涉等科学原理,以及如何配制更好的泡泡水的方法。

吹泡泡是大家最熟悉不过的童年游戏了。沾上一些泡泡水,轻轻吹一口气,一串串五彩斑斓的泡泡在阳光下随风飘散。泡泡水用光了后,爸妈又不愿意买一瓶新的,怎么办?小脑袋灵光一闪,倒一点洗洁精或者洗衣粉又或者洗发露,兑水配成一瓶“泡泡水”。可是这瓶“泡泡水”怎么吹都吹不出买的泡泡水那么多的泡泡了。这是为什么呢?

提到泡泡就不得不说一下表面张力这个概念,两种不同物态的物质之间界面上的张力被称为表面张力。从分子力的层面来理解,表面张力是由物质内部的吸引力导致的。拿液体来说,液体内部分子之间的吸引力一般比气体中分子之间或气体与液体之间的分子之间的吸引力要大,使得液体收缩,表面好似紧绷的一层膜。从能量的角度来理解,表面的分子具有较高的分子势能,为了达到低能量的稳定状态,就需要减少表面分子的暴露,减小液体的表面积。

常温下,纯水的表面张力为72.75mN/m,乙醇的表面张力为22.55mN/m,所以酒精的表面张力是要比纯水小的。减少纯水的表面张力还可以往里面加入表面活性剂。所谓表面活性剂,就是能使溶液表面张力显著下降的物质,表面活性剂一般为具有亲水基团(“头”)与疏水基团(“尾”)的有机两性分子。而溶于水中的无机盐则能增大表面张力。

吹泡泡的时候,小朋友们最迷恋的就是它彩虹般的颜色,五彩斑斓,像被施了魔法一样。泡泡的颜色其实是一个很常见的光学现象——薄膜干涉。所谓薄膜干涉,就是一束光照射于薄膜,由于折射率不同,光会被薄膜的上界面与下界面分别反射,因相互干涉而形成新的光,这现象称为薄膜干涉。新的光是上下界面反射光的叠加,两个界面的反射光可能干涉相长(强度增加)或干涉相消(强度减小),这取决于它们的相位关系。

有了上面那些知识,现在就来解答“为什么用洗洁精配成的泡泡水吹不出很多泡泡”这个童年迷思。不知大家发现没有,自制的泡泡水吹出来的泡泡颜色没有那么鲜艳,甚至有点发灰,一下子就破了。根据上面泡泡颜色和膜厚的关系,就很好理解:自制泡泡水吹出来的泡泡的膜很薄,很容易破。那怎样才能让泡泡膜变厚,并且维持比较长的时间呢?

和大家一样,有很多人也对这件事儿好奇,所以就有个在线的Wiki,专门分享泡泡水的配方和将泡泡吹大、吹多的方法。确实,泡泡水的配方可不是洗洁精加水那么简单。一般来说,有以下成分:去离子水、表面活性剂、甘油、聚合物、pH调节剂。

有谁童年的时候不想吹个大泡泡呢?但是,当知道怎么吹大泡泡的时候,小时候无忧无虑的日子也像那五彩斑斓的泡泡一样随风飘散了,真让人怀念。

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