Все мы восхищаемся пузырями, особенно мыльными, - их идеально круглой формой и переливающейся всеми цветами радуги поверхности.
Представьте себе, что вы наполняете водой воздушный шарик. Чем больше воды вы в него наливаете, тем сильнее растягивается резиновая оболочка шарика. В конце концов она перестает растягиваться и лопнет. Теперь представьте себе каплю воды. Вода собирается на кончике пипетки в виде растущей капли. Капля становится все больше и больше. Наконец она достигает определенного критического размера и отрывается от кончика пипетки.
Почему вода вообще собирается на кончике пипетки в виде капли?
Впечатление такое, что вода стекает в маленький эластичный мешочек, наподобие воздушного шарика. Этот мешочек отрывается от пипетки тогда, когда переполняется водой. Вокруг капли, естественно, нет никакого эластичного мешочка. Но что-то же должно удерживать каплю в ее классической форме. Должна быть какая-то невидимая оболочка, какое-то нечто.
Это нечто – свойство воды и любой другой жидкости – называется поверхностным натяжением. Возьмем воду. Молекулы воды под ее поверхностью связаны между собой мощными силами межмолекулярного взаимодействия. Поверхностные молекулы воды притягиваются внутрь и в стороны. Именно такое взаимодействие сил создает на поверхности воды эффект пленки, или поверхностное натяжение.
Таким образом, поверхностное натяжение можно рассматривать как своеобразную “оболочку” воды. Эта оболочка заставляет висеть каплю на конце водопроводного крана. Когда же капля становится слишком большой, оболочка не выдерживает и рвется. У различных жидкостей оболочки имеют разную прочность. Спирт имеет меньшее поверхностное натяжение, поэтому образует более мелкие капли, чем вода. А вот ртуть имеет поверхностное натяжение в шесть раз больше, чем у воды.
Почему пузыри лопаются не сразу?
Сила поверхностного натяжения не дает лопнуть мыльному пузырю. Когда вы опускаете рамку в мыльный раствор, а затем вынимаете ее оттуда, то видите тонкую радужную пленку, которая закрывает просвет рамки. Подуйте на рамку. Из нее начнет выпячиваться пузырь. Мыльная пленка растягивается наподобие эластичной оболочки. Подуйте еще. Мыльная пленка сомкнется вокруг воздуха, и мыльный пузырь отправится в самостоятельное путешествие, переливаясь всеми цветами радуги.
Так почему же все-таки пузырь круглый?
Ответ заключается в том, что силы поверхностного натяжения стремятся придать мыльному пузырю максимально компактную форму. Самая компактная форма в природе – это шар. При шарообразной форме воздух внутри пузыря равномерно давит на все участки его внутренней стенки. Если растянуть мыльную пленку между двумя кольцами и потянуть на разрыв, то образуется мыльный пузырь цилиндрической формы. Чем больше размер такого цилиндра, тем меньше его прочность. В конце концов в середине такого пузыря появляется перетяжка, и он делится на два обычных круглых пузыря.
Источник: Книга Как и почему? Кэти Уоллард.
