Исследовательская работа "Секреты мыльных пузырей"

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 13

с углублённым изучением отдельных предметов»

Секреты  мыльных пузырей

Автор Алёхина Олеся

Руководитель Кондратьева Т.И.

Губкин

2012

    Однажды, играя во дворе, я увидела маленького мальчика, который принёс с собой небольшой, с ладошку, пластмассовый пистолетик. Все ребята  думали, что мальчик хочет поиграть   в войну и пришёл на улицу со своим оружием. Но… мальчик к нам не подходил. Потом он  поднял вверх руку с пистолетом и  несколько раз выстрелил…  

    Мир перевернулся…

    Весь наш двор был усыпан разноцветными перламутровыми шариками. Они плавно летали то поднимаясь вверх, то опускаясь до самой земли. Солнечные лучи отражались в каждом из этих волшебных шариков. Закончились дворовые войны. Бабушки, забыв про внуков, смотрели на шарики, как заворожённые. Маленькие дети тянули ручки,  пытаясь схватить хотя бы один из шариков. Прохожие останавливались и смотрели.  И все - улыбались! 

   Казалось, что из такого маленького пистолетика уже вылетели миллионы шариков… Но мальчик продолжал стрелять, и мыльные пузыри снова и снова взлетали в воздух… 

   Забава пускать мыльные пузыри  известна с давних времён и привлекает как детей, так и взрослых. Но одновременно это и объект для изучения природных явлений. Одним из трудов по  теме мыльных пузырей  является книга известного английского учёного Чарльза Бойса «Мыльные пузыри», составленная более чем сто лет тому назад. А английский учёный лорд Кельвин  однажды сказал: «Выдуйте мыльный пузырь и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением…». Вот и я попыталась изучить это удивительное творение.

    Как сделать большой  и стойкий мыльный пузырь?  Этот вопрос стал целью моей работы.

   Я выдвинула гипотезу: используя различные моющие средства, можно выдуть большой и стойкий мыльный пузырь.

   Объект исследования: мыльные пузыри.

   С глубокой древности люди пытались улучшить смачивающие свойства воды. Пробовали разные средства: особые сорта глины, отвары из корней и плодов некоторых растений и многое другое. Но всё это помогало плохо. Полезнейшим изобретением человечества стало мыло. Именно изобретением: мыла не существовало в природе, его не знали древние египтяне, древние греки. Остатки первой мыловарни обнаружены при раскопках древнеримского города Помпеи, погибшего при извержении вулкана в первом веке нашей эры. А в России первая мыловарня появилась в пятнадцатом веке в Новгороде.

   Что же касается мыльных пузырей, то история их почти такая же древняя, как и история мыла. Ещё на картинах художников 18 века часто встречались изображения детей, выдувающих мыльные пузыри через соломинку. В 18 и 19 веках дети выдували   пузыри, используя мыльную воду, оставшуюся после стирки. Выдувание мыльных пузырей приобрело ещё большую популярность, когда в 1886 году одна компания начала рекламу своего «воздушного» продукта, воспользовавшись знаменитой картиной Джона Миллеса (1829-1896)  «Пузыри».

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   можно выдуть пузырь диаметром 20 см, а 1 миллилитра раствора хватит на пузырь диаметром 6 метров.

    Из-за недолговечности мыльный пузырь стал синонимом чего-то привлекательного, но бессодержательного и недолговечного. Иногда акции на «новом рынке» сравнивают с мыльными пузырями.

   Про мыльные пузыри говорят, что они смесь науки и волшебства. Их изучению ученые посвящали всю свою жизнь.

   Тот пузырь, который свободно парит в воздухе, имеет форму шара. Что заставляет мыльный пузырь принимать такую форму? Частицы воды, притягиваясь друг к другу, стремятся сблизиться. Каждая частица на поверхности притягивается остальными частицами, находящимися внутри жидкости, и поэтому они 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, - форму шара.

   Самый простой способ выдувания пузырей — использовать специальную жидкость для мыльных пузырей (которая продается в качестве игрушки) или просто смешать средство для мытья посуды с водой. Но, последний способ может не дать таких хороших результатов, каких хотелось бы получить, поэтому вот несколько приёмов, помогающих улучшить результат.

Рецепты вы видите на слайде.

Растворы для мыльных пузырей

Для исследования я взяла несколько известных рецептов для приготовления растворов:

Рецепт №1: 60  г воды, 20  г жидкого моющего средства для посуды, 10 г глицерина.

Рецепт №2: 60  г горячей дистиллированной воды, 30  г глицерина, 20  г моющего средства в порошке, 10 капель нашатырного спирта.

Рецепт №3: 30  г воды, 30  г жидкого мыла для мытья посуды, 1 чайная ложка сахара.

Рецепт №4: 2 столовых ложки мыльной стружки,  200 г горячей воды. Дать постоять неделю, добавить 1 чайную ложку сахара.

Рецепт №5: 100 г тёплой дистиллированной или прокипяченной воды, 2 г тонко наструганного «Детского» мыла,10 г глицерина. После охлаждения добавить концентрированный раствор аммиака, чтобы жидкость станет прозрачной.

Изучив литературу, материалы сети Интернет, я узнала секреты производства мыльных пузырей.

1. Вода должна быть мягкой. Самый простой способ смягчить воду – хорошенько прокипятить её и дать отстояться. Для приготовления раствора лучше брать тёплую воду, в ней быстрее растворяется моющее средство.
2. Если в качестве моющего средства используется мыло, то лучше брать хозяйственное отечественного производства.
3. Пузырь живет, пока он влажный. Для того чтобы мыльная пленка как можно дольше не высыхала, в раствор добавляют глицерин. Глицерин можно заменить водным раствором сахара с желатином.
4. Лучше выдувать пузыри в прохладном месте.
5. Поверхность инструментов, из которых выдуваются пузыри должна быть шероховатой, для уменьшения скольжения по нему мыльного раствора.

Результаты исследований

1. Зависимость размеров мыльных пузырей от раствора:

Наилучший результат даёт рецепт 3, если взять раствор: вода+ средство для мытья посуды+сахар.

2. Зависимость размеров пузырей в рецепте №1 от вида моющего средства

Самые большие пузыри можно выдуть, используя жидкое мыло.

3. Зависимость размеров пузырей в рецепте №1 от марки моющего средства:

Самые большие пузыри можно выдуть, используя жидкое мыло «Palmolive».

4. Зависимость размеров мыльных пузырей в рецепте №1 от добавки:

Существенных отличий не обнаружено.

Выводы

1. Прочные, долговечные и крупные пузыри получаются, если уменьшить испарение с поверхности. Этого можно добиться, во-первых, добавляя в раствор глицерин, во-вторых, охлаждая раствор, и, в-третьих, пуская пузыри в прохладном помещении с повышенной влажностью.
2. Наилучшими рецептами для получения красивых, больших и устойчивых пузырей являются рецепты №3 и №5 с использованием жидкого средства для мытья посуды и сахара; детского мыла и глицерина.
3. Для получения красивых пузырей в растворе использовали синтетические моющие средства.
4. Размеры получаемых пузырей зависят от качества моющего средства и от его вида. Наилучшие результаты даёт жидкое мыло.   Не рекомендуется использовать в этих целях шампуни.
5. При замене в рецепте №1 глицерина на желатин+сахар существенных отличий не отмечено.

   Мыльный пузырь лопается красиво и эффектно, но весь процесс, конечно, увидеть проблематично. На помощь приходит скоростная фотосъемка или замедленная видеосъемка.

А вот какие любопытные фотографии мыльных пузырей.  Их выполнил фотограф Ричард  Хикс . Он сделал целую серию фотографий о том, как лопаются мыльные пузыри, без дополнительной обработки  и фантазии. Потому что сама природа   процесса лопания мыльных пузырей чудесна.

   Я решила проверить, можно ли заморозить мыльный пузырь.

   Учёные доказали, что  если надуть пузырь при температуре −15 °C, то он замёрзнет при соприкосновении с поверхностью. Воздух, находящийся внутри пузыря, будет постепенно просачиваться наружу, и в конце концов пузырь разрушится под действием собственного веса.

   На слабом морозе я выдула  пузырь. Дождалась, пока он лопнет. Повторила  опыт с тем, чтобы убедиться, что пузыри не замерзают, сколько бы их ни выдерживали на морозе. Потом приготовила снежинку. Выдула пузырь и тут же сбросила  на него сверху снежинку. Она мгновенно соскользнула  вниз на дно пузыря. На том месте, где остановилась снежинка, начинается кристаллизация пленки. Наконец, весь пузырь замёрз.  

   Вывод: мыльный пузырь можно заморозить.

   Изучив научно-познавательную литературу, материалы сети Интернет, проведя опыты и наблюдения, я подтвердила гипотезу: используя различные моющие средства, можно выдуть большой и стойкий мыльный пузырь. Попробуйте! Это очень увлекательное занятие. Моя младшая сестрёнка просто в восторге. У неё тоже есть пистолетик, из которого вылетают разноцветные пузыри.