IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

МЫЛЬНЫЙ ПУЗЫРЬ – ЗАГАДКА НАУКИ
Байрамова И.И.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Актуальность. Каждый год, летом, нам с сестрой покупали тюбик с мыльными пузырями. Сколько было радости и веселья, споров у кого дальше полетит, кто успеет поймать и кто надует больше и крупнее! Взрослые и дети собирались возле нас и смотрели, кто-то с восторгом, кто-то с удивлением, а кто-то с сожалением, что у них нет таких пузырей! Но всем было весело, все были счастливы, кто от того, что поймал пузырь, а кто просто наблюдая за нами. Взрослые, тоже радовались, как дети, хотя их мало чем, можно удивить.

А однажды нам купили пасту для приготовления мыльных пузырей и мы сами приготовили раствор. Вот тогда-то я задумалась, а можно ли дома самому приготовить состав для мыльных пузырей и что для этого нужно? Из каких растворов можно получить самые большие и прочные мыльные пузыри?

Цель работы: раскрыть секреты приготовления раствора для выдувания мыльных пузырей.

Для достижения цели, были поставлены следующие задачи:

1. Изучить историю появления мыльного пузыря.

2. Узнать, что такое мыльные пузыри и как они надуваются.

3. Найти состав растворов для приготовления мыльных пузырей и узнать секреты их приготовления.

4. Исследовать свойства мыльных пузырей, полученных из разных растворов.

5. Понаблюдать удивительные свойства мыльных пузырей на опытах и оформить результаты работы в виде книжки: «Все о мыльных пузырях».

Объектом исследования является мыльный пузырь.

Предмет исследования – состав мыльного пузыря.

Гипотеза: Предположим, что размеры и прочность пузыря зависит от состава жидкости, из которой он выдувается.

Для решения поставленных задач и подтверждения выдвинутой гипотезы были использованы следующие методы исследования: анализ научно-методической литературы; эмпирические методы: наблюдение, опрос, беседа, эксперимент; обработка и анализ результатов.

Базу исследования составили учащиеся 1-х - 11-х классов МБОУ СОШ №7 г. Туймазы, родители

Теоретическая значимость: изучение и систематизация материала по данной теме.

Практическая значимость: данную работу можно использовать при проведении классных часов, внеклассных мероприятий и праздников.

Глава I.Раздувшаяся смесь

I.1. История появления мыльного пузыря

Мыльные пузыри надували еще наши предки тысячи лет назад. Первые настенные рисунки и фрески с изображением детей, которые надувают пузыри, были найдены во время археологических раскопок в древнеримском городе Помпеи [1, стр. 32]. А в Китае даже сохранились старинные изображения на папирусе, где через глиняные палочки люди выдувают шарики. В 17 веке художники изображали на своих холстах пастухов, играющих с пузырями.

Кто именно придумал надувать пузыри до сих пор остается загадкой, но идея надувания пузырей напрямую связана с изобретением мыла.

Первым производство жидкости для получения мыльных пузырей начала английская компания "Pears Soap Company" (она занималась варкой мыла) в 1886 году в Лондоне [2, стр. 3]. Рекламой стала картина Джона Миллеса «Мыльные пузыри» (Приложение 1). Вначале эта жидкость продавались только в магазинах этой фирмы, а уже в начале 20 века ее можно было приобрести за бесценок у любого уличного торговца.

В 40-х годах 20 века выпуском жидкости для мыльных пузырей занялась еще одна компания «Чемтой», которая раньше производила чистящие средства.

Пик популярности мыльных пузырей пришелся на 60-е годы 20-го века, после того, как Хиппи – «дети солнца и цветов», сделали пузыри, одной из эмблем своей идеологии, символом мира и гармонии.

Существует легенда о появлении первого мыльного пузыря. В один день, когда создали мыло, король приказал всем вымыться мылом под страхом смертной казни. Но один старый сапожник, который больше всего на свете не любил мыть шею, отказался выполнять приказ. Его посадили в тюрьму. А в комнате, где его заперли, была ванна с мыльной пеной. Пумпатус, так звали старика, закурил свою трубку, а из нее в окно вылетел прекрасный прозрачный шар и засиял на солнце. Все увидели это чудо. Профессор, которого пригласили во всём разобраться, определил, что в трубку попала мыльная пена. В этот день никто не курил. Все наполнили трубки мыльной пеной и пускали пузыри, отчего небо было разноцветным от мыльных пузырей.

Пумпатуса не казнили, а мыльные пузыри с тех пор стали популярны не только в одном маленьком королевстве, но и в целом мире!

I.2. Что такое мыльный пузырь.

Мыльный пузырь— это тонкая многослойная плёнка мыльной воды, наполненная воздухом в виде сферы с переливчатой поверхностью. Мыльные пузыри обычно существуют лишь несколько секунд, из-за недолговечности они стали синонимом чего-то привлекательного, но бессодержательного.

Пузырь существует потому, что поверхность воды имеет некоторое поверхностное натяжение. Однако, пузырь, сделанный только из воды, быстро лопается. Для того чтобы сохранить его состояние дольше, в воде растворяют какие-нибудь вещества, например, мыло. Оно усиливает слабые участки пузыря, не давая им растягиваться дальше. В дополнение к этому, мыло предохраняет воду от испарения, тем самым делая время жизни пузыря еще больше.

Пузырь, который свободно парит в воздухе, имеет форму шара. Причина этому – силы поверхностного натяжения жидкости. Они возникают между частицами воды. Каждая частица на поверхности притягивается частицами, находящимися внутри жидкости устремляются друг к другу и принимают форму шара.

Сферическая форма пузыря также получается за счёт поверхностного натяжения. Силы натяжения формируют сферу потому, что сфера имеет наименьшую площадь поверхности при данном объёме. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и самим процессом надувания пузыря. Однако если оставить пузырь плавать в спокойном воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.

Выводы по главе I

Изучив различную литературу по интересующей теме, мы узнали, что до сих пор остается загадкой имя того, кто придумал надувать мыльные пузыри, но их надували еще наши предки тысячи лет назад. По легенде появление первого пузыря связывают с именем старого сапожника Пумпатуса.

В обычной жизни мы тоже пользуемся услугами мыльных пузырей, ведь мыло – это враг грязи, значит, мыльные пузыри годятся не только для забавы, они работают на человека!

Пришли к следующему выводу:

Идея надувания мыльных пузырей напрямую связана с изобретением мыла.

Мыльный пузырь — это тонкая плёнка мыльной воды, наполненная воздухом, которая формирует шар с переливчатой поверхностью.

Мыльный пузырь образуется вследствие поверхностного натяжения.

Мыльный пузырь, пожалуй, самое восхитительное и самое изысканное явление природы.

Глава II. Мыльные пузыри в домашних условиях

Изучив и проанализировав литературу, мы узнали много интересного об истории, строении, особенностях мыльного пузыря, а также собрали много интересных фактов о пузырях.

Мы определили следующие этапы работы:

1. Провести опрос среди учащихся и родителей, чтобы узнать какой раствор для приготовления мыльных пузырей они использовали.

2. Найти различные составы для приготовления мыльных пузырей, приготовить самим растворы и определить, какой из них лучше.

II.1.Секреты приготовления мыльных пузырей

Чтобы узнать, все ли взрослые и дети любят пускать мыльные пузыри, и какой раствор для этого используют, мы провели опрос среди учащихся и родителей нашей школы (Приложение 2). В опросе приняли участие 86 человек

Обработав результаты опроса мы выяснили, что все 100 % опрашиваемых, хотя бы раз пускали мыльные пузыри.

41 опрашиваемых (48%) покупали раствор в магазине, 16 (19 %) – делали сами, а остальные (29 человек – 33%) дали оба варианта ответа (Приложение 3).

В составе раствора для мыльных пузырей, опрашиваемые указали следующие ингредиенты: вода, мыло, шампунь, глицерин и различные моющие средства.

А также поделились секретами производства мыльных пузырей:

1. Вода должна быть мягкой, а для этого лучше ее прокипятить.

2. Для приготовления раствора лучше подходит тёплая вода, так как в ней быстрее идет растворение.

3. Лучше в качестве мыла использовать хозяйственное.

4. В раствор добавляют глицерин, для увеличения жизни мыльного пузыря.

II.2. Время «жизни» пузыря

Ответив на все интересующие вопросы, мы сами решили приготовить семь видов растворов мыльных пузырей и выяснить, какой из них лучше (Приложение 4) .

Вначале мы решили проверить насколько секреты, которыми поделились учащиеся, правдивы.

Чтобы узнать на самом ли деле воду для приготовления раствора для пузырей лучше кипятить, приготовили раствор №1 с тремя видами воды: из-под крана, дистиллированной и прокипяченной. Доказали, что жизнь пузыря полученного из прокипяченной и дистиллированной воды на несколько секунд дольше, чем из воды из-под крана (Приложение 5).

Раствор № 2 сделали, добавив холодную, горячую и теплую воду. Время жизни пузырей не изменился, но средний размер пузырей из теплой воды оказался крупнее (Приложение 6).

Раствор № 4 приготовили из хозяйственного мыла и косметического мыла «Dove». Качественная характеристика пузырей с использованием хозяйственного мыла оказалась намного лучше (Приложение 7).

Раствор №1 сделали без глицерина и с добавлением глицерина. Время жизни мыльного пузыря увеличился почти в два раза (Приложение 8).

Также мы решила получить мыльные пузыри из мыльной пены, но эксперимент не удался, так как пена сама по себе представляла слегка раздутый мыльный раствор (Приложение 9).

Далее мы протестировали каждый раствор, для этого по очереди выдували пузыри из разных растворов, проводили визуальную оценку их размера и засекали продолжительность жизни пузыря (Приложение 10).

Проведя эксперименты, выяснили, что лучшим для выдувания мыльных пузырей является раствор №1.

II.3. Свойства мыльного пузыря

Мы решили проверить утверждение, что мыльный пузырь образуется вследствие силы поверхностного натяжения. А сила поверхностного натяжения – это своеобразная оболочка воды. Для этого провели опыты:

1) Налили в стакан чистую воду до краев. Медленно и аккуратно положили маленькую скрепку. Она не утонула, осталась на поверхности (Приложение 11). Значит, действительно на поверхности воды образуется пленка, способная выдержать вес легкого тела.

2) В этот стакан добавили жидкое мыло, и скрепка сразу пошла ко дну (Приложение 12). Это доказывает, что поверхностное натяжение при добавлении моющих средств уменьшается. Но при выдувании мыльных пузырей, пленка растягивается, увеличивая при этом поверхностное натяжение.

3) На кольце получаем мыльную пленку и наливаем через нее воду. Струя воды проходит через мыльную пленку. Это доказывает, о существование силы поверхностного натяжения, которая не дает лопнуть мыльному пузырю.

4) Выдули большой мыльный пузырь на поверхность стола. Осторожно через стенку первого пузыря воткнули трубочку и выдули следующий пузырь и так несколько раз. Этот опыт демонстрирует, что сила поверхностного натяжения обладает значительной прочностью, что позволяет поместить внутрь пузыря еще несколько пузырей (Приложение 13).

Узнав о секретах приготовления и свойствах мыльных пузырей, результаты работы оформили в виде книжки «Все о мыльных пузырях» (Приложение 14).

Выводы по главе II

На основании проведенного исследования, мы убедились в следующем:

1) Жизнь пузыря полученного из прокипяченной и дистиллированной воды на несколько секунд дольше, чем из воды из-под крана.

2) Размер мыльного пузыря немного увеличиться, если использовать теплую воду.

3) Время жизни мыльных пузырей увеличиться почти в два раза, если использовать хозяйственное мыло, вместо косметического, и в состав раствора добавлять глицерин.

4) Лучшими для выдувания мыльных пузырей являются растворы, содержащие в своем составе глицерин и средство для мытья посуды, в нашем случае это раствор №1.

5) Мыльный пузырь обладает силой поверхностного натяжения.

Заключение

В результате работы мы изучили литературу и узнали много интересного об истории и происхождении мыльного пузыря. Мыльные пузыри надували еще наши предки тысячи лет назад. Первым производство жидкости для выдувания мыльных пузырей начала английская компания, а уже в начале 20 века ее можно было приобрести у любого уличного торговца.

Узнали, что пузырь существует благодаря силе поверхностного натяжения,.

На следующем этапе исследования, провели опрос среди учащихся и родителей нашей школы, узнали, какими растворами для выдувания мыльных пузырей пользуются они, а также открыли секреты производства мыльных пузырей.

Проведя эксперименты, нам удалось самим приготовить разные растворы и узнать какой состав раствора является самым подходящим для выдувания больших и прочных пузырей. Так, например, мы доказали, что для пузырей подойдет любая моющая жидкость, но, «жизнь», и размеры мыльных пузырей зависят от вида и температуры воды, вида мыла, добавок, от ингредиентов входящих в состав раствора для мыльных пузырей. Таким образом, наша гипотеза, что размеры и прочность пузыря зависит от состава жидкости, из которой он выдувается, подтвердилась.

В результате опытов, в домашних условиях нам удалось доказать что мыльный пузырь образуется вследствие силы поверхностного натяжения.

Выполнив данную работу, мы не только больше узнали о мыльных пузырях, но научилась готовить раствор для выдувания, самостоятельно наблюдать и анализировать полученные знания, а также оформили результаты работы в виде книжки, которая так и называется «Все о мыльных пузырях».

Мы считаем, что данная исследовательская работа будет полезна, так как данные работы можно использовать при проведении классных часов, внеклассных мероприятий и праздников.

Нам было интересно проводить эксперименты и в дальнейшем мы планируем создать «мыльные чудеса» и продолжить исследования мыльных пузырей, недаром английский ученый Томас Кельвин, живший в прошлом веке, сказал: «Выдуйте мыльный пузырь и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением…»

Список литературы

1. Большая детская энциклопедия. – М.: Махаон, 2010. – 336 с.

2. Большая книга экспериментов для школьников/ Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э.И.Мотылевой. – М.:ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС»,2010.

3. Варламов С. Эксперименты с мыльной пленкой/ С.Варламов //Квант. — 2006. — № 3, с. 37-38.

4. Гегузин, Я.Е. Пузыри / Я.Е. Гегузин. – М.: Наука, 1995. – 176 с.

5. http://igrushka.kz/vip58/puzir.php - Мыльные пленки и пузыри.

Понятийный аппарат

Сферическая – шаровидная, шарообразная.

Дистиллированнаявода - очищенная, не имеющая примесей.

Приложение 1

Картина Джона Миллеса «Мыльные пузыри»

Приложение 2

Вопросы опросника

1. Надували ли вы когда-нибудь мыльные пузыри?

2. Какой раствор для выдувания мыльных пузырей вы использовали?

а) готовый раствор из магазина

б) приготовленный самостоятельно

г) ответы а) и б)

3. Какие ингредиенты добавляли в состав раствора для выдувания мыльных пузырей.

Приложение 3

Какой раствор для выдувания мыльных пузырей вы использовали?

а) готовый раствор из магазина

б) приготовленный самостоятельно

в) ответы а) и б)

Приложение 4

Рецепты мыльных пузырей

Раствор №1: 50 г средства для мытья посуды,150 мл воды, 25 г глицерина.

Раствор №2: 50 мл геля для душа, 50 мл воды, 1/2 чайной ложки сахара.

Раствор №3: 50 г жидкого мыла, 50 г воды, 1/3 чайной ложки сахара.

Раствор №4: 1 столовая ложка мыльной стружки, 100 г воды. Дать постоять, добавить 0,5 чайной ложки сахара.

Раствор №5: 2 части мыла, 4 части глицерина и 1 часть сиропа (сахар и желатин), разведённые в 8 частях воды.

Раствор №6: 40 мл детского шампуня, 60 мл воды, 2 чайных ложки сахара, 1 капля пищевого красителя.

Раствор №7: 100 мл воды, 25 г стирального порошка, 10 г глицерина.

Приложение 5

Зависимость времени жизни мыльного пузыря

в растворе №1 от вида воды

Раствор №1

Вода из-под крана

Прокипяченная вода

Дистиллированная вода

Время жизни

15 сек

17 сек

18 сек

Приложение 6

Зависимость среднего размера и времени жизни мыльного пузыря

в растворе №2 от температуры воды

Раствор №2

Холодная вода

Теплая вода

Горячая вода

Время жизни

5 сек

6 сек

5 сек

Средний размер

5 см

7 см

3 см

Приложение 7

Зависимость среднего размера и времени жизни мыльного пузыря

в растворе №4 от вида мыла

Раствор №4

Хозяйственное мыло

Косметическое мыло

Время жизни

11 сек

6 сек

Средний размер

9 см

5 см

Приложение 8

Зависимость времени жизни мыльного пузыря

в растворе №1 от добавки

Раствор №4

С добавлением глицерина

Без добавления глицерина

Время жизни

18 сек

10 сек

Приложение 9

Мыльная пена в пузыри не раздувается

Приложение 10

Таблица тестирования растворов мыльных пузырей

№ раствора

1

2

3

4

5

6

7

Время жизни мыльного пузыря

18 сек

6 сек

10 сек

12 сек

15 сек

14 сек

12 сек

Средний размер

20 см

8 см

12 см

9 см

14 см

10 см

2 см

Максимальный размер

25 см

10 см

20 см

14 см

17 см

16 см

4 см

Приложение 11

На поверхности воды образуется пленка,

способная выдержать вес легкого тела

скрепка на

поверхности воды

Приложение 12

Поверхностное натяжение

при добавлении моющих средств уменьшается

скрепка утонула

Приложение 13

Сила поверхностного натяжения

обладает значительной прочностью