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[科普教学♡] 问答  生活中的科学系列1-究竟两个肥皂泡如何变化√欢迎扩展讨论,有金豆奖励√

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发表于 2008-6-3 20:16:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
一个小朋友非常喜欢吹肥皂泡,他用一根麦管吹出了如下图的两个泡泡,水平很高呀,一个泡泡比较大,一个泡泡比较小,现在请问,在随后的时间里,这两个泡泡的大小和形状将发生怎样的变化,最后泡泡的形状和大小如何,并说明原因。(假定泡泡不会破裂)

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发表于 2008-6-3 21:55:38 | 显示全部楼层
小肥皂泡曲率大,内部压力也大,小肥皂泡会消失,大肥皂泡变得更大了。
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发表于 2008-6-3 22:00:20 | 显示全部楼层
[]大的会更大,小的会更小,最后融合为一个。

因为大的表面积大,会有向外膨胀的趋势,小的膨胀趋势较小。[/hide]
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发表于 2008-6-3 22:11:29 | 显示全部楼层
凭感觉,知道,小的更小,大的更大。
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发表于 2008-6-3 22:24:03 | 显示全部楼层
没变化,内外压力平衡
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发表于 2008-6-4 08:46:21 | 显示全部楼层
1. 如果是所用肥皂泡量相同,最后会趋于一致大小

2. 若两边不等,就多种结果了

呵呵。。。。
想的太多了。。。。
不做答案
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发表于 2008-6-4 08:50:53 | 显示全部楼层
最后两者融为一体.
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发表于 2008-6-4 10:53:00 | 显示全部楼层
这应该涉及中学物理知识了,好长时间没有接触都忘了。

肥皂泡表面有液体表面张力,假设表面张力相等,根据公式:压力差=表面张力/半径,气泡曲率半径越小(也就是气泡半径越小),内部产生的压力就越大,所以小肥皂泡内部的气压会比大气泡的大,从而将内部的空气挤到大泡里。

如果是两个相连的气球又会怎样呢?
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发表于 2008-6-4 11:38:48 | 显示全部楼层
通过肥皂泡表面积的计算,来验证一下,合并后的肥皂泡表面积小于原先两个肥皂泡表面积之和。
(不考虑物理细节,仅作球体的数学计算)

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发表于 2008-6-4 13:17:52 | 显示全部楼层
小泡变小,往大泡方向缩小,甚至缩小到大泡里面。大泡会变大,甚至破裂。
因为泡泡都是肥皂泡泡,有一样的表面张力,但是小泡半径小,小泡里面的空气压力大,把小泡的空气压向连通的大泡里面,这样小泡就变小了。大泡因为小泡传过来的空气,变得更大,当大泡的空气压超过表面张力的时候泡泡就破了
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发表于 2008-6-4 15:17:59 | 显示全部楼层
两个泡最后大小形状一枰
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 楼主| 发表于 2008-6-4 19:26:55 | 显示全部楼层
有不少书友回答大的气泡越来越大,小的气泡越来越小,直至最后消失,请问,最后消失是什么概念,能不能简单画一下最后小肥皂泡的样子?
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发表于 2008-6-4 22:32:19 | 显示全部楼层
刚才搞反了。

我的看法,同意aliern

补充解释一下道理

气泡表面有曲率,因此,气泡内外的压力不相等。气泡内的压力比气泡外的压力多一个附加压力时,才能够实现力的平衡。(也就是说,内外压力相等时,反而不会达到力的平衡。为什么?因为气泡有个表面张力,这个张力的方向,是朝向气泡内部的)

根据拉普拉斯的公式,或定性分析就知道,气泡的曲率越大,内外压力差就越大。

好了,来看楼主的图。左面的是大泡,表面曲率低,因此内外压力差比较小;右面的是小泡,曲率高,内外压力差较大。

现在,大、小气泡的外压都是大气压力,因而是相等的。这样推算起来,小气泡内部的压力比大气泡内部的压力要大一些!

气体总是从高压流向低压……最后,小气泡内的气体流向大气泡,直至小气泡的曲率最后变得与大气泡相同。如图所示,右面的小泡已经快看不到了,不过,曲率总算与大泡持平了,呵呵。

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 楼主| 发表于 2008-6-6 15:37:47 | 显示全部楼层
时间到了,公布答案
如下图所示,处于液体内部的分子与处于液体表面的分子所受到的作用力是不同的,液体内部的分子受到周围分子四面八方的作用力,净作用力为零,而处于表面的分子呢则只收到下方的分子的作用力,而上方没有分子作用力,所以净合力是朝下的。所以液体表层的分子都有收缩其表面的性质,也就是液体的表面张力。如下图所示,处于液体内部的分子与处于液体表面的分子所受到的作用力是不同的,液体内部的分子受到周围分子四面八方的作用力,净作用力为零,而处于表面的分子呢则只收到下方的分子的作用力,而上方没有分子作用力,所以净合力是朝下的。所以液体表层的分子都有收缩其表面的性质,也就是液体的表面张力。

  



另外一种解释就是如aliern 所回复,因为表面张力的存在,体系的表面积有缩小到最下的趋势,从数学
上可以计算出小气泡变小大气泡变大的结果,但是无法说明最后小气泡变成一段与大气泡相等曲率半径的弧。

-------------------------------------------------------------------
有两位书友解答得很好,一位是aliern,最先解释了原因并用数学的方法充分展现了表面积最小原理。只是没有把最后小气泡的状态说明清楚。
另一位是 muntzer ,唯一的一位把最后小气泡的状态说明清楚,小气泡并没有消失。
已经全部评分完毕,共用去10财富。

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