为什么水滴能在水龙头下挂起来——探究超级肥皂泡效应

多多和奇奇都喜欢吹泡泡，特别是滚圆滚圆、闪着虹彩光泽的肥皂泡。肥皂泡在天空中飞舞，既神奇又漂亮。多多不明白，为什么这些泡泡是圆形的，而不是三角形的或者长方形的。奇奇也有了新的疑问，在接完水的时候，为什么水滴能挂在水龙头下，而且挂着的水滴也是圆形的。带着各自的疑问，多多和奇奇来到了方博士的实验室，向方博士求助。

关于圆圆的肥皂泡，方博士给了科学的回答。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《肥皂泡和形成它们的力》。波易斯称气泡为“华丽的东西”，认为使气泡成型的力存在于所有液体中，如倒茶或者蹚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：水在水龙头口上积聚成滴，越聚越大，大到一定程度后最终会掉下来。波易斯提出一个问题：水滴到底为什么能挂在水龙头上，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”使水能够积聚成滴。后来，他发现这种“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，但表面的水分子与空气分子之间并没有吸引作用，在地球引力的作用下，表面的水分子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“表皮”的作用。这层“表皮”使水滴能够挂在水龙头口上，直到受到的重力超过上面水分子的吸引力之后才掉下来。

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也是因为表面张力的关系。用吸管的一端在肥皂水里蘸一下，在吸管口上就会形成一层膜，如果从吸管另一端吹气，对面这层膜就会像气球一样鼓起来，然后形成一个闭合的空气泡，风一吹就飘走了。因为肥皂液有黏性，所以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，里面空气的压力就越大。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，从气泡里射出来的气体，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，产生的压力与围绕肥皂泡的外力相同。

但是波易斯发现，对球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，肥皂泡就会变成圆柱形。但是，这种非球形的肥皂泡体积越大越容易破裂。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球形肥皂泡。

听完方博士的解答，多多和奇奇对泡泡更加感兴趣了，让我们一起来做好玩的泡泡吧！(www.xing528.com)

实　验

超级肥皂泡

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实验材料

实验步骤

实验原理

水的表面张力的存在，使得水分子都聚在一起，因为这个表面张力太大，使泡泡很难形成。往水中加入洗洁精和白糖后，改变了水的表面张力，使水的表面张力降低到一定程度，这样就很容易吹出泡泡了。泡泡在升空过程中，因为地心引力的存在，水分子向下面积聚，泡泡的上部分逐渐变薄、下部分逐渐变厚。当这个厚度差达到一定程度，泡泡就破裂了。