超大超完美泡泡背後的物理學

適當的耐心加技巧,您可以吹出一個巨大的肥皂泡。表面積接近100平方米,可以裝下整輛汽車。

延展到極致,氣泡的薄壁開始像彩虹絢麗,這引出瞭一個問題:隻有幾微米厚,大致與光波長一樣寬的東西如何存在而不會啪的一聲,成為一剎的花火?

經過一年多的研究,埃默裡大學的物理學傢們找出瞭使完美氣泡如此穩定的原因。

他們說,氣泡混合物的完美配比可以稍加變動,使流體發生輕微流動,但不能流太多。

物理學傢Justin Burton說:“我們制造制造泡泡,並記錄下該過程的速度和動態信息。在流體相位變動最劇烈的時刻集中精力,可以探知很多潛在物理原理的信息。”

一次又一次,最完美的泡泡來自包含聚合物的水和肥皂溶液,這裡的聚合物是一種長鏈多分子物質,通常用在潤滑劑裡。

Burton說,它們的長鏈糾纏在一起,在肥皂溶液中,聚合物可以像“毛線球”一樣起作用,阻止薄膜破裂。

作者還發現,如果聚合物鏈的長度具有更大的變化餘地,則氣泡會更堅固。作者使用略微過期的潤滑劑,其中分子鏈開始出現不同程度的降解。作者註意到,由它們制造的泡泡更加完美。

Burton解釋說:“不同尺寸的聚合物比單一尺寸的聚合物更易纏結,從而增強瞭薄膜的彈性。這是一個基本的物理學發現。”

很難說誰更癡迷於肥皂泡:物理學傢還是小孩子?幾十年來,研究人員不斷地吹出各種泡泡,以期弄清潛在的流體動力學極致。

例如,在極低的溫度下,專傢發現肥皂泡會變成微小的雪球,因為球體的各個部分凍結於不同的時間點。

像這樣的研究甚至帶領我們進入瞭引人入勝的反氣泡領域——反氣泡是由氣體包圍的液滴。

“流體動力學過程在視覺上很美,遍及我們星球上的每一個角落,從液滴和氣泡的形成與破裂,到飛機的空氣動力學以及全球海域中的大洋暗流。”

瞭解流體在基本水平上的運作方式,可以幫助我們改善運輸石油的工業管道設計,或者使我們能夠清除溪流和河流中的泡沫污染。在充滿水的世界中,有無限的可能性。

“與所有基礎研究一樣,你必須遵循自己的直覺和本心。有時您的泡泡提前破裂,但在這種情況下,我們也會發現一些有趣的東西。”

團隊的巨大肥皂泡生成配方:

將一個半茶匙的瓜爾粉,三湯匙酒精,混合在一起。再倒入940毫升的水,然後輕輕攪拌10分鐘。

靜置幾分鐘,使它們混合在一起,然後攪拌至粘稠。加入半茶匙發酵粉,加入三湯匙洗滌劑。混合時請小心,減少泡沫。用纖維材料制成一個大吹泡泡棒,然後去玩吧!

該研究發表在《 Physical Review Fluids》上。

Published in 科普 by Awesome.

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *