Сапунени мехури в студа
За експерименти със сапунени мехурчета в студа трябва да приготвите шампоан или сапун, разреден в снежна вода, към който се добавя малко количество чист глицерин и пластмасова тръба от химикал. Мехурчетата се издухват по-лесно на закрито в студена стая, тъй като ветровете почти винаги духат навън. Големите мехурчета се издухват лесно с пластмасова фуния за изливане.
Мехурът замръзва при около –7°C при бавно охлаждане. Коефициентът на повърхностно напрежение на сапунен разтвор леко се увеличава при охлаждане до 0 ° C, а при по-нататъшно охлаждане под 0 ° C намалява и става равен на нула в момента на замръзване. Сферичният филм няма да се свие, въпреки че въздухът вътре в мехура е компресиран. Теоретично диаметърът на мехурчето трябва да намалее по време на охлаждане до 0°C, но с толкова малко, че е много трудно да се определи тази промяна на практика.
Филмът се оказва не крехък, което, изглежда, трябва да бъде тънка кора лед. Ако позволите на кристализирал сапунен мехур да падне на пода, той няма да се счупи, няма да се превърне в звънтящи фрагменти, като стъклена топка, която се използва за украса на коледна елха. На него ще се появят вдлъбнатини, отделни фрагменти ще се усукат в тръби. Филмът не е крехък, проявява пластичност. Пластичността на филма се оказва следствие от малката му дебелина.
Предлагаме на вашето внимание четири занимателни експеримента със сапунени мехури. Първите три опита трябва да се извършат при температура от -15°С. -25°C, а последният при -3. -7°C.
Извадете буркана със сапунена вода на студено и издухайте мехурчето. Веднага в различни точки на повърхността се появяват малки кристали, които растат бързо и накрая се сливат. Веднага след като балонът е напълно замръзнал, на върха мучаст, близо до края на тръбата, се образува вдлъбнатина.
Въздухът в мехурчето и обвивката на мехурчето са по-хладни на дъното, тъй като в горната част на мехурчето има по-малко охладена тръба. Кристализацията се разпространява отдолу нагоре. По-слабо охладената и по-тънка (поради потока на разтвора) горна част на обвивката на мехурчето се увисва под действието на атмосферното налягане. Колкото повече се охлажда въздухът вътре в мехура, толкова по-голяма става вдлъбнатината.
Потопете края на тръбата в сапунената вода и след това я извадете. Колона от разтвор с височина около 4 mm ще остане в долния край на тръбата. Поставете края на тръбата върху дланта на ръката си. Колоната ще бъде силно намалена. Сега издухайте балона, докато се появи цвят на дъгата. Балонът се оказа с много тънки стени. Такъв балон се държи по особен начин в студа: щом замръзне, веднага се пука. Така че получаването на замръзнал балон с много тънки стени никога не е възможно.
Дебелината на стената на мехура може да се счита за равна на дебелината на мономолекулния слой. Кристализацията започва в отделни точки на повърхността на филма. Молекулите на водата в тези точки трябва да се доближат една до друга и да се подредят в определен ред. Пренареждането в подреждането на водните молекули и относително дебелите филми не води до разрушаване на връзките между вода и сапунени молекули, докато най-тънките филми се разрушават.
Изсипете еднакво количество сапунен разтвор в два буркана. Добавете няколко капки чист глицерин към една. Сега от тези разтвори издухайте две приблизително еднакви мехурчета един по един и ги поставете върху стъклена чиния. Замразяването на балон с глицерин протича малко по-различно от балон от разтвор на шампоан: началото се забавя, а самото замразяване е по-бавно. Моля, обърнете внимание: замразеният балон от разтвора на шампоана се съхранява на студенопо-дълго от замразен пикочен мехур с глицерин.
Стените на замръзнало балонче от разтвор на шампоан са монолитна кристална структура. Междумолекулните връзки на всяко място са абсолютно еднакви и силни, докато в замразен балон от същия разтвор с глицерол силните връзки между водните молекули са отслабени. В допълнение, тези връзки се разкъсват от термичното движение на молекулите на глицерол, така че кристалната решетка бързо се сублимира и следователно се разрушава по-бързо.
При лека слана издухайте балон. Изчакайте да се спука. Повторете опита, за да се уверите, че мехурчетата няма да замръзнат, независимо колко време са държани на студено. Сега подгответе вашата снежинка. Издухайте балон и веднага пуснете снежинка върху него. Той незабавно ще се плъзне надолу към дъното на балона. На мястото, където снежинката спря, филмът ще започне да кристализира. Накрая целият балон ще замръзне. Ако поставите балон върху снега, той също ще замръзне след известно време.
Мехурчетата в лека слана се охлаждат бавно и в същото време преохлаждат. Снежинката е центърът на кристализацията. Същото се случва и в снега.
Информация от: Гегузин Я. Е. Мехурчета - М .: Наука, 1985. "Наука и живот", № 2, 1982 г.