我们都喜欢泡泡,特别是滚圆滚圆、闪着虹彩光泽的肥皂泡。英国科学家查·波易斯出于对这种现象的好奇撰写了一本200页的书,书名叫作《肥皂泡的色彩和塑形力》。波易斯称气泡为“华丽的东西”,认为使气泡成形的力存在于所有液体中,倒茶或者趟河时都会看到气泡泛起。
可以想象向气球里注水的情景,水注得越多,橡胶皮的气球就越大,直到胀爆。再想象一下水滴:水挂在水龙头口上聚集成滴,越聚越大,大到一定程度后会最终掉下来。波易斯提出一个问题:水滴到底为什么会挂在水龙头上,就好像水被装在像气球一样的塑料袋里,直到装得太多袋子就破掉或掉下来呢?
事实上水滴外面并没有袋子。但是波易斯认为,一定存在着某种无形的表皮使水能够聚集成滴。这种“表皮”其实是水以及其他液体的一种性质,即表面张力。以水为例,在液面下,水分子之间有很强的吸引力,但表面的水分子与其上的空气分子之间并没有吸引作用,它们只受到下面的水分子向下、向内的吸引,这种“表面张力”便起到了水滴的“表皮”的作用。这层“表皮”使水滴能够挂在水龙头上,直到超重之后才掉下来。
不同液体有不同强度的“表皮”。比如,酒精的表面张力就比水小很多,根本不会成滴。但是水银的表面张力却是水的6倍,从破碎的温度计里流出的水银珠可以在地板上滚来滚去。
用肥皂水能吹出泡泡来也是因为有表面张力。用吸管在肥皂水里蘸一下,在吸管的横截面上就形成一层膜,如果对着吸管另一端吹气,这层膜就像气球一样鼓起来,然后形成一个闭合的空气泡,风一吹就飘走了。由于肥皂泡表面是有弹性的,肥皂泡里的空气承受着压力——跟气球里的情形一样。压力的大小取决于肥皂泡曲面绷紧的程度,曲面越紧绷,肥皂泡越小,里面空气的力就越大。波易斯通过实验发现,肥皂泡破碎的情形跟充气气球松开扎口的情形一样,气体从气泡里射出来,有时竟然可以吹灭蜡烛。
那么肥皂泡到底为什么是圆的呢?这是因为表面张力使液体膜总是把自己拉紧,使自己尽量处于一种最紧凑的状态——自然界里最紧凑的形状就是球形。因此,肥皂泡里面的空气紧凑地挤在一起,产生的力与围绕肥皂泡的外力相同。
但是波易斯发现,对正圆形的肥皂泡施加外力也可以改变它的形状,比如,如果用两个环粘住肥皂泡,然后把两个环向两端拉,肥皂泡就可以变成圆柱形。但是,这种非圆形的肥皂泡体积越大就越容易破碎。一个很长很长的圆柱形肥皂泡中间会慢慢变细,继而分开,最终形成两个单独的半圆泡。
泡泡为什么是圆的。
因为张力,泡泡总是有这么个趋向:尽量把表面积缩小。而在体积相同时,球的表面积最小了,所以泡泡是圆的。至于张力为什么会有这么个效果,那是因为张力的围观原因是分子间的吸引力,尽量把液体分子吸到一块儿
为什么不同形状的工具吹出来的泡泡都是圆形的
吹出来的泡泡在没有外界扰动,气压均匀以及忽略形成泡泡的溶液本身重力的前提下是只能够为圆球形的。
物体的表面张力造成的,令水份子以最紧密的方式排列。而在众多的形状中,就要数球体的表面面积最小,水分子能以最紧密的方式排列。在吹泡泡的过程中,水分子会形成球体以达到最小的表面面积,只有圆的泡泡才能使内部压力与外部压力或表面张力达到平衡。
张力,物理学名词。物体受到拉力作用时,存在于其内部而垂直于两邻部分接触面上的相互牵引力。
被拉伸的弦、绳等柔性物体对拉伸它的其他物体的作用力或被拉伸的柔性物体内部各部分之间的作用力。
例如,某绳AB可以看成是AC和CB两段组成,其中C为绳AB中的任一横截面,AC段和CB段的相互作用力就是张力。在绳的截面上单位面积所受的张力称为张应力。