快看,雪地里的冰冻泡泡有多美!丨正经玩

作者: 小白 & 阿佩 & 公子

来源: 中科院物理所

发布日期: 2023-12-16 12:12:11

本文介绍了在北京下雪时进行的一个冬季限定实验,即在雪地上吹泡泡并观察其结冰现象。实验步骤详细,原理解说深入浅出,展示了泡泡结冰背后的科学原理。

这几天北京迎来今冬第一场雪,除了绝美雪景,冬季限定的正经玩实验它也来啦!当泡泡与雪花碰撞,又会产生怎样的神奇现象?一起来本期正经玩看看吧~

实验器材:下雪的寒冷天气,烧杯,洗洁精,滴管(或者吸管),剪刀,所标杯

实验步骤:

第一步:将洗洁精和少量水倒入烧杯中搅拌均匀,自制泡泡水出炉!

第二步:用剪刀将滴管两端剪开口,稍后用于吹泡泡。(如果用吸管可以省略这一步)

第三步:用一些雪包裹住烧杯,也可以直接放入泡泡水中,给泡泡水降温。

第四步:在室外尽量找到一个没有风的角落,并且有干净平整的雪。(好厚的雪!)南方的同学可以酌情考虑冰箱的冷冻层

第五步:用剪好的滴管(或者吸管)蘸取适量自制泡泡水,在平整的雪地上吹起完整的小泡泡。

第六步:小心保护好泡泡,等待20秒左右,你就能看到美丽的晶花在泡泡内逐渐绽放啦!

原理解说:美好的事物背后往往都蕴含着简单的道理,泡泡里的冰晶也是一样。在零下十度左右的温度下,吹出去的泡泡从下面开始结冰,由于结冰是一个放热过程,使得泡泡下方的温度比上方的温度高,这样冰晶就会从泡泡下方向上方移动,逐渐长大并覆盖整个泡泡表面,创造一个冰晶乐园。如果继续深究,那么这种自下而上的流动实际上是马兰戈尼流动,这是一种热力学现象。气流从温度高的地方流向温度低的地方,带动冰晶自下而上的移动。

tips:有一点需要注意的是,泡泡液的温度也要跟环境温度差不多,或者比环境温度低,这样泡泡下方结冰后才会达到比上方温度高的效果,才会有漂亮的马兰戈尼现象。

参考资料:How soap bubbles freeze,nature communication,2019

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