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泡泡是什麼. 泡泡是一層薄薄的泡泡膜包著空氣所構成 (圖1)，當我們對著沾了泡泡水的吹管吹氣，空氣灌入吹管，就會被包在一層薄薄的泡泡膜內，而形成泡泡。. 那泡泡膜又是什麼呢？. 泡泡膜是一層薄膜，是由清潔劑分子包圍住水，所形成的一層薄膜。. 圖1 ...
- 概览
- 泡泡的成因：液体表面张力
- 倒置泡泡：巧妙论证重力的影响
- 无处不在的泡泡，无限的惊奇
平平无奇的泡泡，有你想不到的神通。它在工业、医学，甚至气候方面都有重要应用。
带给人快乐的泡泡。| Pixabay.com
作者 | 龙浩
泡泡可以带给人强烈的快乐，比如吹出五彩斑斓的肥皂泡和不停捏爆泡泡膜。刘慈欣的科幻小说《圆圆的肥皂泡》中，小女孩圆圆也特别喜欢吹泡泡，还梦想着吹出特别特别大的泡泡。然而，她却不止一次被父亲诘问：“你吹泡泡有什么用？”
泡泡有什么用？在科学家和工程师眼中，泡泡绝对是平平无奇小天才：它带来了著名建筑“水立方”的设计灵感，它发出的湿罗音为医生诊断病情提供了依据，科学家利用泡泡膜建立的数学模型，还可以预测太阳耀斑发生的位置……
国家游泳中心（水立方）| Pixabay.com
19世纪末，德国一位名叫艾格尼斯·普克尔（Agnes Pockels）的家庭主妇在厨房里首次测定了液体的表面张力（当时德国不允许女性上大学）。在英国剑桥大学瑞利教授（正是提出“瑞利散射”的瑞利）的帮助下，她的研究成果被推荐发表在学术期刊《Nature》上，在当时的科学界引起了广泛的关注。
艾格尼斯·普克尔（Agnes Pockels） | Wikipedia.org
她所研究的表面张力，如同一张可以自我修复回弹的皮肤，是形成泡泡和维持泡泡形状的原因。但是表面张力并不是越大越好。就像纯净水，过大的表面张力会将泡泡撕裂；但如果将肥皂溶入其中变成肥皂水，表面张力就会减小，吹出的泡泡会变得又大又圆。
重力还是表面张力？泡泡破裂机制存疑
除了泡泡的形成，泡泡的破裂也引人关注。生成或消除泡泡对工业界有重要影响。比如在制造玻璃和有机发光二极管（OLED）显示屏时，消除原料中的气泡可以显著提升产品质量。
人们一度以为对泡泡的破裂机理了如指掌：当一个气泡从液体底部逐渐浮升至液体表面，对于水这类低粘度液体形成的泡泡，表面张力会很快将它撕裂；而对于高粘度的液体，人们则认为重力的影响在这类泡泡破裂过程中占主导，而非表面张力。
实验是怎么做的呢？既然之前的判断认为，重力是粘性泡泡破裂过程的主导因素，那么是否可以把重力换一个方向，然后观察泡泡的破裂过程是否发生变化？
当然不行。因为地球上重力的方向没法改变，那只能改变泡泡的方向了。他们让泡泡横过来，或、倒过来，站在泡泡的角度看，就像重力的方向改变了一样。为了防止泡泡方向改变时液体流出，研究人员采用粘度为纯净水100万倍的硅油进行实验。——相比之下，蜂蜜的粘度只有纯净水的3000倍。
如果按照先前观点，对于倒置的泡泡，当它破裂时，重力应该把泡泡拉扯的更像鸡蛋而不是坍塌成饼。但是实验结果显示：无论泡泡是正放、横放还是倒置，泡泡破裂时总是首先坍塌成饼，这说明重力在粘性泡泡破裂过程中并没有起到关键作用。
当研究人员计算薄膜上的作用力时，也得出了表面张力远大于重力的结论。理论和实验结果都充分证明，表面张力才是粘性泡泡破裂过程的主导因素。
倒置的泡泡破裂时，一样先坍塌成饼。| Boston University
但破裂泡泡表面出现的褶皱是怎么回事？如果表面张力起主要作用，泡泡表面似乎应该更平坦才对。对此，研究人员表示：泡泡顶部的薄膜比较薄，这里的表面张力可以阻止褶皱形成；但在更厚的泡泡底部，泡泡坍塌造成的收缩足以克服表面张力而形成涟漪。
开尔文曾说：“如果吹一个肥皂泡并进行观察，你可能会穷尽一生去研究它，然后从中获得一个又一个物理定律。”泡泡已经进入越来越多的应用领域。当然，它也一直在我们身边：
大家不妨准备一个笛型和一个碟形玻璃杯，然后倒上香槟酒。稍等片刻，你会惊奇地发现，同样的酒在两个酒杯中的香气和口感竟真的不同。这不是玄学，它的秘密，就藏在不断产生且不断破裂的平平无奇的小泡泡里。
笛型杯与碟型杯中的泡泡，让口感不同。| 来自网络
（责编 高佩雯）
参考文献：
1.Alexandros T. Oratis1, John W. M. Bush, Howard A.Stone, et al., A new wrinkle on liquid sheets: Turning the mechanism of viscousbubble collapse upside down. Science, 369(6504): 685-688, Aug 2020.
泡泡是由于 水 的表面张力而形成的。 这种张力是物体受到拉力作用时，存在于其内部而垂直于两相邻部分接触面上的相互牵引力。 水面的水分子间的相互吸引力比水分子于与空气之间的吸引力强。 这些水分子就像被黏在一起一样。 但如果水分子之间过度黏合在一起，泡泡就不易形成了。 肥皂“打破”了水的 表面张力，它把表面张力降低到只有通常状况下的1/3，在泡泡形成后，需要很大的表面张力来使泡泡变得更大。 中文名. 泡泡. 外文名. bubble. 定 义. 液体鼓起的球状体. 形成原因. 水的表面张力. 七彩的原因. 光的 干涉现象. 目录. 1 原理. 2 原因. 3 配方集合. 原理. 播报. 编辑. 肥皂泡.
2023年10月24日 · 根据泡沫形成机理，气泡单体会形成一紧密的球形圈。根据气泡之间排水作用的渗水过程，气泡界面间的水会位移而集中在气泡间的空隙间。由于这一排水作用，气泡间的狭窄间距促使了八面体泡沫体形成，这就是所称的由紧密六边形泡沫组成的泡沫 ...
泡沫發生自動破壞的原因主要有液膜的排液、膜的破裂以及氣體的 擴散。. 僅靠一種純液體要形成穩定的泡沫是很困難的，通常需加入第三種物質，一般是 表面活性 物質，才能形成泡沫，這些具有較好起泡性能的物質稱為 發泡劑， 烷基硫酸鈉 和 烷基苯磺酸鈉 ...
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2018年5月5日 · 泡沫产生的直接原因是由于表面活性剂使溶液表面张力降低，不同的泡沫体系表现出不同的稳定性，主要影响因素包括:起泡溶液表面张力、泡沫表面黏度、溶液黏度、表面张力的自我修复作用(即Gibbs表面弹性和Ma-rangoni效应)、液膜表面双电层斥力和熵斥力
