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用科學的思路來玩合成大西瓜的游戲:兩個液體的表面張力與液體間的界面張力!
來源:中科院物理所 瀏覽 602 次 發布時間(jian):2022-06-20
實驗原理
大家都(dou)知道油水不(bu)(bu)互(hu)溶(rong),不(bu)(bu)過(guo)不(bu)(bu)互(hu)溶(rong)的(de)(de)(de)液(ye)體之間的(de)(de)(de)還有這不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)關系。決定不(bu)(bu)互(hu)溶(rong)液(ye)體形成乳(ru)濁液(ye)難易程度的(de)(de)(de)因素分別是兩個液(ye)體的(de)(de)(de)表面張力與液(ye)體間的(de)(de)(de)界面張力。
表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張力大家都比較(jiao)熟悉(xi),是液(ye)(ye)體(ti)(ti)分(fen)子內聚力的(de)(de)體(ti)(ti)現:由于表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)上的(de)(de)分(fen)子配位數較(jiao)少,存在表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)能,液(ye)(ye)體(ti)(ti)的(de)(de)內聚力會盡可(ke)能地使液(ye)(ye)體(ti)(ti)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)積減小(xiao),所以液(ye)(ye)體(ti)(ti)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)通常會是球形。通常來(lai)說(shuo)水(shui)這(zhe)(zhe)種極(ji)性液(ye)(ye)體(ti)(ti)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張力會強(qiang)于油這(zhe)(zhe)類(lei)的(de)(de)非(fei)極(ji)性液(ye)(ye)體(ti)(ti)。
而(er)界(jie)(jie)面張(zhang)力(li)由(you)液體之間的(de)(de)附著(zhu)力(li)與(yu)內聚(ju)力(li)共同影響,像水和油這種極(ji)(ji)性(xing)與(yu)非極(ji)(ji)性(xing)液體間,附著(zhu)力(li)會(hui)非常地小,從而(er)使(shi)界(jie)(jie)面張(zhang)力(li)變大。所以水油的(de)(de)界(jie)(jie)面的(de)(de)面積(ji)同樣傾向(xiang)于極(ji)(ji)小。
當我們(men)向界(jie)面(mian)處滴(di)入一滴(di)水(shui)時,水(shui)的表面(mian)張力(li)就會與水(shui)油的界(jie)面(mian)張力(li)競爭:盡管水(shui)球并(bing)(bing)入下層的水(shui)會使水(shui)整體的表面(mian)面(mian)積變小,但水(shui)球與水(shui)面(mian)之間(jian)的油膜提供了兩層界(jie)面(mian)的張力(li)去抵(di)抗這(zhe)種凝(ning)并(bing)(bing)的發生(sheng)。
不(bu)過如果我們用牙簽(qian)去破壞(huai)這個界面,小水球(qiu)(qiu)就(jiu)會(hui)“合(he)成”大(da)水球(qiu)(qiu),或者如果去破壞(huai)水球(qiu)(qiu)與下方水面之間(jian)的油(you)膜的話,水球(qiu)(qiu)就(jiu)會(hui)破裂(lie)、流入燒杯底部(bu)。
那我們(men)來換(huan)一組界面看(kan)看(kan):由于空氣與水或(huo)者(zhe)油的(de)界面張力(li)不足(zu),所以如果(guo)向水或(huo)者(zhe)油中打入空氣,氣泡的(de)浮(fu)力(li)大于界面張力(li),氣泡便難以留在(zai)燒杯中。
不知道(dao)大家有(you)沒有(you)玩過(guo)簡單卻(que)根本(ben)停不下來的(de)游戲
反正小編(bian)記得曾(ceng)經能(neng)為(wei)了合成大西(xi)瓜而(er)爆肝(gan),痛定思痛下(xia),我決定用(yong)科(ke)學的思路來玩游(you)戲,導師再也不能(neng)說我摸(mo)魚了!
實驗器材
所標(biao)杯(bei)、食用油、注射器、燒杯(bei)、牙(ya)簽(qian)
實驗過程
首先,我們沿杯壁向盛有水的(de)燒杯中加入食用油,使(shi)水油有一個干凈的(de)界面
然后,用注(zhu)射器向油(you)層里注(zhu)水
可以看到水(shui)滴都處在界(jie)面的(de)位(wei)置(zhi),并不會沉(chen)入水(shui)底(di)
利用(yong)牙簽,可以(yi)使這些水滴融合,就(jiu)可以(yi)開始玩“合成(cheng)大西瓜”啦~記得時不時地加(jia)入新(xin)的液體
不(bu)過要小(xiao)心(xin),如果(guo)牙簽觸碰到了水滴(di)的底部,水滴(di)就會(hui)破裂下沉
我們還(huan)可以(yi)在油層上端,通過點水的(de)方式,制造體積非常小(xiao)的(de)水滴,它們的(de)下落速度會比較(jiao)慢
最后,我(wo)們再(zai)來解鎖一些暴(bao)力玩法(fa)
攪拌之(zhi)后,中間的(de)界面會(hui)變渾濁,油(you)(you)層中形成(cheng)(cheng)大量(liang)的(de)水球,水層中也會(hui)有少量(liang)的(de)油(you)(you)滴,勇士,合成(cheng)(cheng)大西瓜的(de)殘局準備好(hao)了,快來挑戰吧(ba)!