Делаем большие и красивые мыльные пузыри дома

Уникальные свойства мыльных пузырей

Природа тонкостенных шаров до сих пор остается интересной темой для ученых. На примере их уникальных свойств можно подтверждать различные физические законы.

Мыльная пленка считается одной из самых тонких предметов в мире. Ее толщина в 5000 раз меньше волоса и папиросной бумаги.

Под воздействием факторов окружающей среды: силы тяжести, давления воздуха, «жизнь» водяного пузыря непродолжительна – несколько секунд. Из-за этого в народе даже существует сравнение легкомысленного человека или неопределенной жизненной ситуации с мыльным пузырем.

Но если поместить сферическую пленку в вакуум, то он там может продержаться более месяца. Американскому ученому удалось установить рекорд: он продержал водяной шар в стеклянной банке около года! Но для этого пришлось в емкости создать все физические условия для поддержания целостности и равновесия тонкой пленки.

Почему они имеют форму шара

Воздушный пузырь имеет сферическую форму, так как по законам физики, он принимает минимальную площадь при заданном объеме. Это было доказано еще в 1884 году.

В 2000 году ученые подтвердили эту теорию теоремой двойного пузыря. Она заключается в том, что два пузыря, которые объединяются между собой, принимают минимальную площадь при заданном объеме.

Водяной шар держится длительное время благодаря силе поверхностного натяжения воды. Благодаря этому поверхность пузырей представляет собой упругую пленку. Силы поверхностного натяжения не зависят от величины пузыря, если он правильной формы. Но если по какой-то причине поверхность шара деформирована, то он теряет свою упругость и быстро лопается.

Геометрия пузырьков до сих пор волнует ученых. В процессе изучения выяснилось, что толщина мыльной пленки внизу толще, чем сверху. Это объясняется тем, что под действием силы тяжести слой воды перемещается вниз. Это дает повод утверждать, что форма пузырьков не совсем идеально сферическая.

Почему у них радужная окраска

Водяной шар бесцветный первые секунды своей «жизни», так как имеет идеально сферическую форму. Но потом водяная прослойка перетекает вниз под действием силы тяжести, и пузырь становится неправильной формы с разной толщиной стенок.

По законам физики происходит интерференция световых волн, отраженных от внутренней и наружной поверхности пленки. Поэтому тонкая сфера приобретает радужную окраску.

По мере истончения верхней части пленки, световые волны начнут накладываться друг на друга, что приведет к черному окрасу пузыря. Водяной шар лопается в месте наибольшего истончения.

Мыльные пузыри на морозе

По мере изучения данной темы учеными были установлены физические условия, при которых пузыри сохраняют свою форму долгое время. Это происходит при сильном морозе.

При понижении температуры воздуха до 0ºС силы поверхностного натяжения увеличиваются, то есть пузыри легко лопаются. Однако, если уровень столбика термометра поползет вниз до отметки -7ºС и ниже, поверхностное натяжение становится минимальным. Несмотря на то, что объем воздуха внутри шара уменьшится, на размеры пленки это повлияет незначительно.

Если зимой пустить мыльный шар, то водная прослойка в нем замерзнет уже при температуре -7ºС. Тонкая пленка превращается в корочку льда. Если он упадет на пол, то не разлетится на миллион кристаллов, как стеклянная елочная игрушка. На нем лишь появятся вмятины, а отдельные обломки свернутся в трубочку.

Таким образом, мыльная пленка, замерзшая на морозе, будет не хрупкой, а пластичной в силу своей малой толщины и отсутствия сил натяжения.

Выдувая в таких условиях мыльный раствор, жидкость разлетается по разным направлениям в виде маленьких кристалликов. Они быстро разрастаются и одновременно объединяются в единый предмет. Миллионы кристаллов, образующие шар складываются в одну картину удивительной красоты, которую можно лишь сравнить с морозными рисунками на стекле.

Широкое применение мыльных пузырей

Пускание водных шаров – это не только любимая забава детей. На самом деле свойства мыльных пузырей широко применяют в промышленности.

Воздушный шар, который используют в аэронавтике и метеорологии для прогноза погоды, является прототипом мыльного пузыря. Как известно, внутри мыльного шара воздух всегда теплее, чем снаружи, благодаря чему пузырьки поднимаются вверх. На этом же принципе основан воздушный шар, только воздух внутри его нагревают искусственным образом.

Астрономы на примере мыльных шариков изучают процесс турбулентности в газовых оболочках планет. Это происходит потому, что соотношение толщины пленки к диметру пузыря пропорционально отношению толщины газовой атмосферы к диаметру планет.

Также нашли свое применение пузыри в нефтеперерабатывающей промышленности. Для переработки нефти в различные материалы используют мицеллы – аналоги мыльных пузырей. К очищенной нефти добавляют воду и специальные реагенты. В результате реакции в нефти образуются пузырьки, заполненные водой. Внутри мицелл тоже происходят химические реакции, которые способствуют переработке нефти в органические вещества: эфиры, кислоты, мономеры.

Даже процесс лопания пузырьков идет науке на пользу. Изучая данное явление, ученые стали понимать процесс кавитации – образование пузырьков в жидкости. Если такое происходит в воде, то давление резко меняется. Из-за ударной силы перепада давления могут разрушаться даже массивные железные элементы: винт корабля или трубопровод.

Генератор мыльных пузырей и его разновидности

Раньше дети выдували мыльные шары с помощью элементарных приспособлений: пластмассовой палочки с отверстием внутри, которую макали в емкость с мыльным раствором.

Сейчас благодаря новым изобретениям существуют различные шоу мыльных пузырей. Такое зрелище покоряет даже взрослых.

Сейчас придуманы специальные приспособления для получения пузырей, которые «живут» намного дольше своих предшественников. Эти приспособления называются генераторами. Суть их работы проста: в бункер заливают мыльный состав, который автоматически выдувают воздухом. В отверстия, на выходе генератора, вставляют трафареты различных форм, благодаря чему получаются воздушные фигурки разных причудливых форм и окрасов.

Генераторы бывают подвесные и напольные, которые управляются дистанционным пультом. Такие приспособления целесообразно приобретать для крупных детских праздников.

Основные типы генераторов:

1. Bubble Master. Этот агрегат имеет 4 виды вентиляторов, которые вращаются и поднимают шары высоко в небо. Этот прибор выпускает долгоиграющие пузырьки, которые можно использовать как на открытом пространстве, так и дома.
2. Bubble Master BM-2000. Этот мощный агрегат отличается высокой производительностью: до 15 000 пузырьков в минуту. Он мгновенно заполняет помещение воздушными фигурками, что создает атмосферу праздника. Бак рассчитан на 4 литра, который автоматически заправляется.
3. Bubble Master BM-500 (DMX). Данный прибор совмещает в себе все достоинства предыдущих двух генераторов. К тому же он имеет беспроводный пульт управления. За 20 минут прибор расходует всего 1 литр раствор, при этом объем бака всего 1,5 литра. Таким образом, данный генератор имеет высокую производительность и малые габариты.

Как сделать мыльные пузыри в домашних условиях

Главная задача при получении пузырей – обеспечить их долговечность. Это можно сделать с помощью правильного раствора для мыльных пузырей в домашних условиях.

Существует несколько основных рецептов получения пенящейся жидкости, а также способов выдувания мыльных шаров.

Как правильно сделать раствор или жидкость

Обычно делают мыльные пузыри в домашних условиях с глицерином. Данный раствор позволяет получить водные шарики, отличающиеся эластичностью и длительным сроком «жизни».

Рецепт раствора для мыльных пузырей в домашних условиях

• 800 мл очищенной воды;
• 200 мл жидкости для мытья посуды;
• 100 мл глицерина;
• по 50 грамм желатина и сахара.

Желатин следует залить водой, чтобы он достаточно разбух. После этого слить лишнюю жидкость. На водяной бане растворить сахар с желатином. Данные ингредиенты придадут прочность водным пузырькам.

Затем в полученную смесь добавить очищенную воду и остальные ингредиенты. Все размешать до получения однородной массы, не вспенивая! Если образуется пена – вероятность получения пузырей сведется к минимуму.

Рецепт жидкости для мыльных пузырей

• 600 мл кипяченой воды;
• 300 мл глицерина;
• 20 капель нашатырного спирта;
• 50 мл порошка любого моющего средства.

Все ингредиенты смешать и оставить настояться 2-3 дня. После этого смесь профильтровать и поставить в холодное место на 12 часов.

Такой раствор готовить немного дольше, чем в предыдущем случае, зато пузыри получатся прочными и крупными.

Хороший водный шар должен продержаться не менее 30 секунд. Качество приготовленной жидкости можно проверить так: обмакнуть палец в мыльную жидкость, а затем коснуться им мыльного пузыря. Если от этого шар не лопнет – раствор приготовлен правильно.

Классическим инструментом для выдувания пузырьком служит соломинка – коктейльная трубочка. Этим инструментом пользовались еще 300 лет назад, о чем свидетельствует картина французского живописца Жана-Батиста Шардена «Мыльные пузыри».

Как выдувать водные шары

1. Налить раствор в плоскую тарелку, диаметром до 20 см.
2. Взять соломинку и задуть воздух так, чтобы образовался пузырь, лежащий на тарелке. Получится некая полусфера.
3. Ввести трубочку внутрь мыльной сферы и надуть еще один пузырь, но меньшего размера.

Гигантские мыльные пузыри

Для заливки генератора используют другие растворы для мыльных пузырей. Ведь данные элементы должны отличаться повышенной прочностью и большими размерами.

Раствор для мыльных пузырей гигантских размеров:

• 800 мл дистиллированной воды;
• 200 мл средства для мытья посуды;
• 100 грамм геля-лубриканта;
• 100 мл глицерина.

Смешать все ингредиенты без воды до однородного состояния. Далее следует нагреть воду и добавить в смесь. Все перемешать, не допуская образования пены.

Чтобы сделать мыльные пузыри больших размеров без использования генератора, необходимы такие материалы:

• 2 палочки;
• шерстяной шнур;
• бусинка;
• мыльная жидкость.

Технология получения больших пузырей:

1. Один конец нитки привязать к первой палочке.
2. На свободный конец шнура одеть бусинку. В данном случае она выступает в качестве груза.
3. Через 80 см привязать нитку к другой палочке.
4. Оставшийся кусок нити снова привязать к первой палочке. В результате должен получиться треугольник с двумя палочками и одной бусиной в вершинах.
5. Опустить конструкцию в раствор и подержать там не менее 1 минуты.
6. Вытащить шнур на вытянутых руках, расправляя стержни. Делать это надо плавно. В пространстве между нитями должен получиться мыльный шедевр.

Есть еще один простой метод получения больших пузырей. Для этого необходимо взять две вязальные спицы и между ними завязать шерстяную нитку. Затем обмакнуть конструкцию в мыльный раствор, чтобы нить хорошо пропиталась, а потом вынуть все это. Раздвигая и сдвигая спицы, можно получить настоящее мыльное творение.

Получить большие шары можно путем выдувания через пластиковую воронку для переливания жидкостей.

Рисование мыльными пузырями

Мыльные шарики можно не только пускать в воздух — ими можно рисовать.

Для рисования понадобятся:

• пищевая краска ярких расцветок;
• детский шампунь или средство для посуды;
• пластиковые стаканчики;
• вода;
• емкость для краски;
• палочки для смешивания красок;
• пластиковые трубочки;
• альбомные листы;
• салфетки.

Технология рисования мыльными шариками:

1. Покрыть стол старыми газетами и надеть старую одежду, которую не жалко измазать.
2. В пластиковом стаканчике смешать краску, шампунь и воду. Раствор оставить на ночь. Вместо пищевого красителя можно брать акриловые краски или гуашь. Главное, чтобы они были яркими и насыщенными.
3. На следующий день достать раствор и вылить в лоток для краски.
4. Подуть через соломинку в лоток с краской до образования пузыря.
5. Взять листок бумаги и опустить его на образовавшийся шар. Мыльный шар лопнет, оставив на бумаге яркий след.
6. Взять лоток с другой краской и проделать на бумаге тот же процесс.
7. После того как лист высохнет, станет видно, что мыльные пузыри образовали картинки. Пофантазировав, можно их дорисовать, чтобы получились фигурки или животные.

Из полученных рисунков можно сделать праздничную открытку или аппликацию.

Получение мыльных пузырей в домашних условиях — увлекательное занятие. Для детей – это праздничное настроение, а для взрослых – повод вернуться в беззаботное детство!