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 中科院力学所

吹肥皂泡的力学道理

力学园地
2014年05月05日
《力学园地》编辑部:春日已至,公园里经常可以看到有小朋友高兴地吹着绚丽的肥皂泡泡,我也想到了自己儿时的回忆。刚开始想学着别人吹泡泡,但错用了清水,怎么也吹不出来,后来才知道要换成肥皂水。时至今日,依然有个困惑存留在我心中:同样是液体,为什么水吹不起泡泡而肥皂水就能呢?望专家帮忙解答,多谢!

——一名读者



感谢这位朋友的来信,能从生活中发现问题,进而提出困惑,这种对科学的好奇心非常值得赞赏!武际可老师曾在《力学与实践》上发表过文章《从吹肥皂泡说起》(2005年,第27卷第6期),对这个问题做出了专门的解释。
原来物质的分子一般都有一种附着于别的物质表面上的能力,物理学家称之为“吸附”。有的物质吸附能力特别强,人们称之为“表面活性物质”;有的物质吸附力很弱或者根本没有,就称其为“弱活性物质”甚至是“无活性物质”。人们从生活常识里知道,两张纸之间没有吸附力,所以邮票和信封无法粘在一起。但如果在邮票与信封之间涂上一层吸附力很强的浆糊或胶水,邮票和信封就能牢固地粘在一起了。
吸附现象不但存在于固体与液体之间,在固体与气体、液体与气体、液体与液体之间都会存在。现在让我们来看水,水的分子与别的物质之间的表面活性就不太强,例如有油脂的东西就粘不上水,所以要纯粹用水来洗干净带油渍的衣服是很困难的。而肥皂或洗净剂之类的物质却有极强的表面活性,它一方面与水分子吸附力很强,另一方面与油脂分子的吸附力也很强。用添加了肥皂或洗净剂的水洗带油渍的衣物,这些添加剂就能把油渍吸附住,并且把它拉到水里,所以洗起来就轻松多了。顺便再说一句有关写字的经验,要用毛笔往未脱脂的棉布上或有油脂的纸上写字,是很困难的,因为墨汁与油脂没有吸附力。不过如果用肥皂往要写字的布或纸上擦几下,再写就没有困难了。或者往墨汁里加一滴洗涤剂,也可以达到同样的效果。
让我们再回到气泡的问题。水不仅与别的物质之间的吸附力不太强,水分子之间的亲和力也比较弱,所以要把纯粹的水吹出气泡来很不容易,稍微扰动一下就破了。但是如果在水里添加少量吸附力很强的肥皂或洗涤剂,这些添加剂就在水分子之间发挥了吸附作用,使得水分子之间变得不易脱开。于是用这种有添加剂的液体吹气泡就很容易,吹出的气泡即使受到较强烈的干扰也不会破裂。这就是为什么用肥皂水能吹出绚丽夺目的肥皂泡的道理。

(胡漫据相关资料摘编)