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用科学的思路来玩合成大西瓜的游戏:两个液体的表面张力与液体间的界面张力!

来源:中科院物理所 浏览 536 次 发布时间:2022-06-20

实验原理


大家都知道油水不互溶,不过不互溶的液体之间的还有这不同的关系。决定不互溶液体形成乳浊液难易程度的因素分别是两个液体的表面张力与液体间的界面张力。

表面张力大家都比较熟悉,是液体分子内聚力的体现:由于表面上的分子配位数较少,存在表面能,液体的内聚力会尽可能地使液体的表面积减小,所以液体的表面通常会是球形。通常来说水这种极性液体表面张力会强于油这类的非极性液体。


而界面张力由液体之间的附着力与内聚力共同影响,像水和油这种极性与非极性液体间,附着力会非常地小,从而使界面张力变大。所以水油的界面的面积同样倾向于极小。


当我们向界面处滴入一滴水时,水的表面张力就会与水油的界面张力竞争:尽管水球并入下层的水会使水整体的表面面积变小,但水球与水面之间的油膜提供了两层界面的张力去抵抗这种凝并的发生。


不过如果我们用牙签去破坏这个界面,小水球就会“合成”大水球,或者如果去破坏水球与下方水面之间的油膜的话,水球就会破裂、流入烧杯底部。


那我们来换一组界面看看:由于空气与水或者油的界面张力不足,所以如果向水或者油中打入空气,气泡的浮力大于界面张力,气泡便难以留在烧杯中。


不知道大家有没有玩过简单却根本停不下来的游戏


反正小编记得曾经能为了合成大西瓜而爆肝,痛定思痛下,我决定用科学的思路来玩游戏,导师再也不能说我摸鱼了!


实验器材


所标杯、食用油、注射器、烧杯、牙签

实验过程


首先,我们沿杯壁向盛有水的烧杯中加入食用油,使水油有一个干净的界面

然后,用注射器向油层里注水

可以看到水滴都处在界面的位置,并不会沉入水底


利用牙签,可以使这些水滴融合,就可以开始玩“合成大西瓜”啦~记得时不时地加入新的液体

不过要小心,如果牙签触碰到了水滴的底部,水滴就会破裂下沉

我们还可以在油层上端,通过点水的方式,制造体积非常小的水滴,它们的下落速度会比较慢

最后,我们再来解锁一些暴力玩法

搅拌之后,中间的界面会变浑浊,油层中形成大量的水球,水层中也会有少量的油滴,勇士,合成大西瓜的残局准备好了,快来挑战吧!