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中科院力學(xué)所
吹肥皂泡的力學(xué)道理
力學(xué)園地
2014年05月05日
《力學(xué)園地》編輯部：春日已至，公園里經(jīng)?？梢钥吹接行∨笥迅吲d地吹著絢麗的肥皂泡泡，我也想到了自己兒時的回憶。剛開始想學(xué)著別人吹泡泡，但錯用了清水，怎么也吹不出來，后來才知道要換成肥皂水。時至今日，依然有個困惑存留在我心中：同樣是液體，為什么水吹不起泡泡而肥皂水就能呢？望專家?guī)兔獯?，多謝！
感謝這位朋友的來信，能從生活中發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而提出困惑，這種對科學(xué)的好奇心非常值得贊賞！武際可老師曾在《力學(xué)與實(shí)踐》上發(fā)表過文章《從吹肥皂泡說起》（2005年，第27卷第6期），對這個問題做出了專門的解釋。
原來物質(zhì)的分子一般都有一種附著于別的物質(zhì)表面上的能力，物理學(xué)家稱之為“吸附”。有的物質(zhì)吸附能力特別強(qiáng)，人們稱之為“表面活性物質(zhì)”；有的物質(zhì)吸附力很弱或者根本沒有，就稱其為“弱活性物質(zhì)”甚至是“無活性物質(zhì)”。人們從生活常識里知道，兩張紙之間沒有吸附力，所以郵票和信封無法粘在一起。但如果在郵票與信封之間涂上一層吸附力很強(qiáng)的漿糊或膠水，郵票和信封就能牢固地粘在一起了。
吸附現(xiàn)象不但存在于固體與液體之間，在固體與氣體、液體與氣體、液體與液體之間都會存在?，F(xiàn)在讓我們來看水，水的分子與別的物質(zhì)之間的表面活性就不太強(qiáng)，例如有油脂的東西就粘不上水，所以要純粹用水來洗干凈帶油漬的衣服是很困難的。而肥皂或洗凈劑之類的物質(zhì)卻有極強(qiáng)的表面活性，它一方面與水分子吸附力很強(qiáng)，另一方面與油脂分子的吸附力也很強(qiáng)。用添加了肥皂或洗凈劑的水洗帶油漬的衣物，這些添加劑就能把油漬吸附住，并且把它拉到水里，所以洗起來就輕松多了。順便再說一句有關(guān)寫字的經(jīng)驗(yàn)，要用毛筆往未脫脂的棉布上或有油脂的紙上寫字，是很困難的，因?yàn)槟c油脂沒有吸附力。不過如果用肥皂往要寫字的布或紙上擦幾下，再寫就沒有困難了?；蛘咄锛右坏蜗礈靹?，也可以達(dá)到同樣的效果。
讓我們再回到氣泡的問題。水不僅與別的物質(zhì)之間的吸附力不太強(qiáng)，水分子之間的親和力也比較弱，所以要把純粹的水吹出氣泡來很不容易，稍微擾動一下就破了。但是如果在水里添加少量吸附力很強(qiáng)的肥皂或洗滌劑，這些添加劑就在水分子之間發(fā)揮了吸附作用，使得水分子之間變得不易脫開。于是用這種有添加劑的液體吹氣泡就很容易，吹出的氣泡即使受到較強(qiáng)烈的干擾也不會破裂。這就是為什么用肥皂水能吹出絢麗奪目的肥皂泡的道理。
——一名讀者
感謝這位朋友的來信，能從生活中發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而提出困惑，這種對科學(xué)的好奇心非常值得贊賞！武際可老師曾在《力學(xué)與實(shí)踐》上發(fā)表過文章《從吹肥皂泡說起》（2005年，第27卷第6期），對這個問題做出了專門的解釋。
原來物質(zhì)的分子一般都有一種附著于別的物質(zhì)表面上的能力，物理學(xué)家稱之為“吸附”。有的物質(zhì)吸附能力特別強(qiáng)，人們稱之為“表面活性物質(zhì)”；有的物質(zhì)吸附力很弱或者根本沒有，就稱其為“弱活性物質(zhì)”甚至是“無活性物質(zhì)”。人們從生活常識里知道，兩張紙之間沒有吸附力，所以郵票和信封無法粘在一起。但如果在郵票與信封之間涂上一層吸附力很強(qiáng)的漿糊或膠水，郵票和信封就能牢固地粘在一起了。
吸附現(xiàn)象不但存在于固體與液體之間，在固體與氣體、液體與氣體、液體與液體之間都會存在?，F(xiàn)在讓我們來看水，水的分子與別的物質(zhì)之間的表面活性就不太強(qiáng)，例如有油脂的東西就粘不上水，所以要純粹用水來洗干凈帶油漬的衣服是很困難的。而肥皂或洗凈劑之類的物質(zhì)卻有極強(qiáng)的表面活性，它一方面與水分子吸附力很強(qiáng)，另一方面與油脂分子的吸附力也很強(qiáng)。用添加了肥皂或洗凈劑的水洗帶油漬的衣物，這些添加劑就能把油漬吸附住，并且把它拉到水里，所以洗起來就輕松多了。順便再說一句有關(guān)寫字的經(jīng)驗(yàn)，要用毛筆往未脫脂的棉布上或有油脂的紙上寫字，是很困難的，因?yàn)槟c油脂沒有吸附力。不過如果用肥皂往要寫字的布或紙上擦幾下，再寫就沒有困難了?；蛘咄锛右坏蜗礈靹?，也可以達(dá)到同樣的效果。
讓我們再回到氣泡的問題。水不僅與別的物質(zhì)之間的吸附力不太強(qiáng)，水分子之間的親和力也比較弱，所以要把純粹的水吹出氣泡來很不容易，稍微擾動一下就破了。但是如果在水里添加少量吸附力很強(qiáng)的肥皂或洗滌劑，這些添加劑就在水分子之間發(fā)揮了吸附作用，使得水分子之間變得不易脫開。于是用這種有添加劑的液體吹氣泡就很容易，吹出的氣泡即使受到較強(qiáng)烈的干擾也不會破裂。這就是為什么用肥皂水能吹出絢麗奪目的肥皂泡的道理。
（胡漫據(jù)相關(guān)資料摘編）