VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Волшебный мир мыльных пузырей
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Горит, как хвост павлиний,
Каких цветов в нём нет!
Лиловый, красный, синий,
Зелёный, жёлтый цвет!
Огнями на просторе
Играет лёгкий шар.
То в нём синеет море,
То в нём горит пожар…
В нём столько красок было,
Была такая спесь,
А он — воды и мыла
Раздувшаяся смесь.
С.Я. Маршак
Летящие по воздуху переливающиеся всеми цветами радуги прозрачные шары. Что это? Ну, конечно, каждый знает ответ - мыльные пузыри. Эта забава известна с давних времён и привлекает как детей, так и взрослых. Но одновременно это и объект для изучения природных явлений. Одним из самых фундаментальных трудов по теме мыльных пузырей является книга известного английского учёного Чарльза Бойса «Мыльные пузыри», составленная более чем сто лет тому назад. Это не только забавная книжка для детей, но и настольное пособие для физиков. А английский учёный лорд Кельвин, живший в прошлом веке, однажды сказал: «Выдуйте мыльный пузырь и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики». Вот и мы попыталися изучить это удивительное природное творение.
Почему мы выбрали эту тему?
Каждый из нас в своей жизни пускал мыльные пузыри. Мы тоже очень любим это занятие. И нам стало интересно: Что это такое мыльный пузырь? Как он образуется? Какие пузыри бывают? Какие эксперименты можно делать с мыльными пузырями?
Чтобы найти ответы на эти вопросы мы много работали: читали энциклопедии, прочитали книги, журналы, ходили в библиотеку, смотрели информацию в интернете, проводили эксперименты, наблюдая за мыльными пузырями.
Не секрет, что упаковка мыльных пузырей не очень большая, и увлечённо надувая пузыри, не замечаешь как она заканчивается. Изготовление нового мыльного раствора не всегда получается удачным. Интересно – что же нужно добавить в раствор, чтобы пузыри были яркими, крупными и крепкими? Мы решили изучить историю возникновения мыльных пузырей и секрет раствора
Цель работы: выявить наиболее эффективные рецепты мыльных пузырей.
Задачи:
1. Найти и изучить материалы по теме.
2. Сформировать представления об образовании, строении, составе мыльных пузырей, узнать от чего зависит цвет мыльного пузыря, прочность, форма и почему поднимаются наверх.
3. Проанализировать знания своих сверстников по теме итем самым заинтересовать своих одноклассников.
4. Сравнить разные мыльные составы и выявить наилучший состав мыльного раствора.
ИСТОРИЯ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ
Для того, чтобы узнать, как и когда появились мыльные пузыри в первую очередь мы пошли в школьную библиотеку. Мы просмотрели детскую энциклопедию «Все обо всем», «Хочу все знать», изучили другие детские энциклопедии. И никакой информации. Правда, попутно мы узнали, из чего делают мыло, для чего нужны моющие средства, когда изобрели первый порошок. Время, конечно, даром не прошло. Но о мыльных пузырях ничего не узнали. Тогда мы стали искать информацию в сети Интернет. И нашли…
Мыльный пузырь — тонкая плёнка мыльной воды, которая формирует сферу с переливчатой поверхностью.
Когда и где точно появились мыльные пузыри и по сей день остаётся загадкой. Но доподлинно известно, что при раскопках древней Помпеи археологи обнаружили необычные фрески с изображением юных помпейцев, выдувающих мыльные пузыри. Значит, пузыри радовали детей и взрослых ещё во времена древней Помпеи. Видимо, у них были свои секреты производства мыла.
Существует легенда о появлении первого мыльного пузыря: в один прекрасный день, когда наконец-то создали мыло король, ничуть не шутя, приказал всем вымыться мылом под страхом смертной казни. И все в этот день намылили мочалки. Только один старый сапожник по имени Пумпатус сидел, спрятавшись, в своей сапожной будке. Больше всего на свете Пумпатус не любил мыть шею. За окном послышались шаги. Два огромных стражника взяли Пумпатуса подмышки и через пять минут уже подвели его к городской тюрьме. В комнате, где заперли Пумпатуса, была ванна с мыльной пеной и много полотенец. «Согласен?» - спросили два огромных стражника. «Ни за что!» - отвечал Пумпатус. И его оставили, чтобы он в последний раз выкурил свою трубку. Пумпатус затянулся и вдруг увидел, что из трубки вылетел прекрасный прозрачный шар. Шар вылетел в окно и засиял на Солнце: в нём прыгали маленькие радуги. За первым шаром вылетел второй... Пумпатус во все глаза смотрел на происходящее чудо. Прохожие внизу тоже задрали головы, чтобы посмотреть на это. Вскоре собралась толпа, и начался переполох. О том, что Пумпатуса должны были казнить, все, конечно, и думать забыли. Профессор, которого пригласили во всём разобраться, осмотрел трубку Пумпатуса. «В трубку попала мыльная пена. Вот в чём дело», - объявил профессор толпе под окном. Пумпатуса, конечно, не казнили, а после этого мыльные пузыри стали популярны не только в одном маленьком королевстве, но и в целом мире!
Ещё на картинах фламандских художников 18 века часто встречались изображения детей, выдувающих мыльные пузыри через глиняную соломинку. В 18 и 19 веках дети выдували мыльные пузыри, используя мыльную воду, оставшуюся после стирки.
Существует даже миф о недолговечности мыльного пузыря, но его развеял англичанин Джеймс Дьюар, законсервировавший мыльный пузырь в герметичном сосуде с двойными стенками. Преподавателю физики из штата Индиана удалось сохранить пузырь в стеклянной банке в течение 340 дней. Ученики превзошли учителя - их пузыри хранились под колпаком по многу лет.
А 9 августа 1996 года, Алан Маккей (Новая Зеландия) пустил мыльный пузырь длиной 32 метра. Его имя было занесено в «Книгу рекордов Гиннеса». Подсчитано, что из капли мыльной воды в 1 мм куб можно выдуть пузырь диаметром 20 см, а 1 мл раствора хватит на пузырь диаметром 6 м.
Мыльный пузырь – тонкая многослойная пленка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде шара с переливчатой поверхностью. Плёнка пузыря трёхслойная: состоит из тонкого слоя воды, заключенного между двумя слоями мыла (мыло + вода + мыло). На все жидкости воздействует сила поверхностного натяжения, которая как бы удерживает все молекулы вместе, препятствует их «распылению» в газообразной среде. У мыла и воды разное поверхностное натяжение: вода стремится сжаться в каплю, но мыло противодействует этому. Благодаря этому и становится возможным формирование пленок из воды, которые могут довольно длительное время быть устойчивыми и сохранять свою форму. Также слои мыла защищают воду от быстрого испарения.
СВОЙСТВА МЫЛЬНОГО ПУЗЫРЯ
Тот пузырь, который свободно парит в воздухе, имеет форму шара. Что заставляет мыльный пузырь принимать такую форму? Причина этому – силы поверхностного натяжения жидкости. Они возникают между частицами воды. Частицы воды или другой жидкости притягиваясь друг к другу, стремятся сблизиться. Каждая частица на поверхности притягивается остальными частицами, находящимися внутри жидкости, и поэтому устремляются друг к другу. Так как частицы жидкости могут свободно перескакивать из одного положения в другое, то она принимает такую форму, при которой число частиц на поверхности минимально. А минимальную площадь поверхности при данном объеме имеет шар.
Наглядно появление сил поверхностного натяжения можно объяснить следующим образом. Если большая группа тел обладает свойством притягивать друг друга или тела по своему желанию устремляются друг к другу, то результат будет один: они соберутся в ком, подобный пчелиному рою. Каждое тело «стремится» внутрь этого кома, и поверхность кома сокращается, приближаясь к сфере. Это и будет модель возникновения сил поверхностного натяжения.
Что тоньше всего?
Немногие, вероятно, знают, что пленка мыльного пузыря представляет собой одну из самых тонких вещей на Земле. К примеру – волос или папиросная бумага толще мыльного пузыря в 5000 раз.
Почему мыльные пузыри поднимаются вверх?
Выдувают пузырь так: окунув трубочку в раствор и держа ее отвесно, так, чтобы на конце образовалась пленка жидкости, осторожно дуют в нее. Так как пузырь наполняется при этом теплым воздухом из наших легких, который легче окружающего комнатного воздуха, то пузырь тотчас же поднимается вверх.
Как долго живёт пузырь, зависит от того, как долго он будет оставаться влажным и вязким. Глицерин, отлично замедляет время высыхания. Так же действует и водный раствор сахара с желатином.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
РАСТВОРЫ ДЛЯ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ
Прозрачные шарики, которые переливаются всеми оттенками радуги, с давних времён представляли интерес и забаву для детей и взрослых. Древние фрески, найденные при раскопках города Помпеи, свидетельствуют о том, что уже тогда дети забавлялись, выдувая мыльные пузырьки. И сегодня, в двадцать первом веке это занятие не потеряло своей актуальности и достаточно популярно не только как игра детей, но и в различных шоу-программах – фокусах.
Нам стало интересно - а можно ли приготовить раствор мыльных пузырей в домашних условиях.
При изучении литературы на заданную тему мы столкнулись с несколькими видами приготовления рецептов и пришли к выводу, что для их приготовления не достаточно простого шампуня или мыльного раствора. Необходимо знать некоторые нюансы рецептов.
1 способ:
Для приготовления мыльных пузырей №1 мы взяли:
- Жидкое мыло или шампунь (лучше детский),водопроводную воду и сахар.
Из полученного раствора выдували пузыри. К сожалению, они оказались не очень большими и прочными. Лопались почти сразу. Нам этот раствор показался не удачным и перешли к составу номер 2
2 способ
Смешали средство для мытья посуды, глицерин и дистиллированную воду. Хорошенько перемешали стеклянными палочками и попытались выдуть пузыри. Они оказались большими и очень красивыми. мы так обрадовались и увлеклись, что почти забыли про раствор номер 3.
3 способ
В раствор № 3 входят: Вода, глицерин, нашатырный спирт и моющий порошок. После тщательного перемешивания, мы выдували пузыри, однако результат нас тоже не очень порадовал: приходилось каждый раз тщательно перемешивать содержимое.
Таким образом, в ходе эксперимента мы выявили, что наиболее удачным составом оказался рецепт №2.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
«Производить опыты с мыльными пузырями нужно медленно, осторожно, спокойно. Освещение должно быть, по возможности, яркое: иначе пузыри не покажут своих радужных переливов. Выдуйте мыльный пузырь, — писал великий английский ученый-физик Кельвин, — и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики».
Английский физик Чарльз Бойс изучал в своих трудах вышеуказанную тему и даже написал целую книгу, которая так и называется – «Мыльные пузыри».
Альберт Эйнштейн многие свои открытия сделал… купаясь в ванной. Он мог долгое время нежиться в мыльной воде и играть с радужными пузырями. Эйнштейн абсолютно забывал о времени и погружался в свою особенную реальность. И все благодаря мыльным пузырям.
Мы приготовили мыльные пузыри по всем четырём рецептам и пришли к выводу:
1. Что несколько капель глицерина, добавленные в мыльный раствор, сделали пузыри более прочными и незабываемыми.
2. Добавление в мыльный раствор сахара, как в 1 и 4 рецептах способствуют выдуванию мыльных пузырей более больших размеров.
3. Дистиллированная вода наиболее пригодна для изготовления мыльных пузырей по сравнению с фильтрованной или водопроводной.
Закончив свою работу, мы поняли насколько были мало ознакомлены с таким удивительным явлением, как мыльный пузырь.
До сих пор неизвестно, когда и где точно появились мыльные пузыри. Секреты мыльных пузырей интересовали людей на протяжении веков, не оставляя равнодушных и в современное время. В «Книгу рекордов Гиннеса» занесена запись о выдувании самого большого мыльного пузыря – 32 метра. Все зависит от правильного мыльного раствора, если у вас нет правильного состава, вы можете дуть сколько угодно, но у вас ничего не получится. Основу всех рецептов для раствора мыльных пузырей составляют теплая вода и моющее вещество. Самое главное вещество, которое придает пузырям прочность, секрет мыльного пузыря – это глицерин. Для лучшего результата раствор должен «отстояться» 30-40 минут. Для выдувания пузырей лучше использовать различные трубочки и рамки. Чем больше отверстие трубки или рамки, тем крупнее получается пузырь. Сквозь мыльную пленку, натянутую на рамке, можно лить воду и пленка не лопнет. Умение выдувать мыльные пузыри может пригодиться для украшения любого праздника, тематического занятия, шоу.
Исследовать и проводить данную работу, об изучении природы мыльных пузырей было невероятно интересно.
Соломинку простую сейчас возьму я в рот,
Воды в нее втяну я, потом слегка подую в соломинку –
И вот, сияя гладкой пленкой, растягиваясь вширь,
Выходит нежный, тонкий, раскрашенный пузырь.
С.Я. Маршак
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Малофеева Н. Н. Большая книга самых интересных фактов. – М.: ЗАО
«РОСМЭН-пресс», 2010. – С.149
Как сделать мыльные пузыри. http://www.all-ebooks.com/
Мыльные пузыри (видео). http://www.consumer-club.com.ua/multimedia/tag/
http://igrushka.kz/vip58/puzir.php - Мыльные пленки и пузыри
http://www.nevcos.ru/fl.html - Секреты производства мыльных пузырей.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рецепт №1 Жидкое мыло, водопроводная вода, сахар.
Рецепт №2 средство для мытья посуды, глицерин, дистиллированная вода
Рецепт №3 Вода, глицерин, нашатырный спирт, моющий порошок