Build the Best Big-Bubble Wand

admin

Key concepts
Chemistry
Surface tension
Water molecules

Introductie
Heb je ooit geprobeerd een luchtbel te blazen, en hoe hard je ook probeert- die luchtbel wil maar niet ontstaan? Waarom gebeurt dit? Waarom worden er überhaupt bellen gevormd? En waarom is het soms moeilijker om bellen te blazen? In deze activiteit gaan we onderzoeken hoe bellen ontstaan, en testen we de grenzen van hoe groot onze bellen kunnen worden!

Achtergrond
Zoals je misschien weet, zijn bellen afhankelijk van oppervlaktespanning om bij elkaar te blijven. Watermoleculen klampen zich graag aan elkaar vast en net zoals magneten zich aan andere magneten vasthechten, vormen watermoleculen waterstofbruggen, waardoor oppervlaktespanning ontstaat. Deze oppervlaktespanning zorgt ervoor dat het oppervlak van water zich gedraagt als een elastisch membraan, dat uitrekt en een vorm vasthoudt. Als je een kleine hoeveelheid water op een stuk waspapier laat vallen, kun je een goed voorbeeld zien van oppervlaktespanning in actie. In plaats van te spatten of plat te worden, zal het water kleine, bolvormige druppeltjes vormen op het papier. Deze waterdruppeltjes kunnen hun vorm behouden omdat watermoleculen meer door elkaar worden aangetrokken dan door het waspapier. De sterkte van die aantrekkingskracht helpt de waterdruppel bijeen te houden.

De oppervlaktespanning van water is zelfs zo sterk, dat het ons belet bellen te blazen uit gewoon water. Door zeep of afwasmiddel toe te voegen, daalt de oppervlaktespanning van het water, zodat er bellen kunnen ontstaan. Het doet dit door ruimte te creëren tussen de watermoleculen, waardoor hun aantrekkingskracht op elkaar afneemt. Als je nog eens aan magneten denkt: wanneer twee magneten heel dicht bij elkaar staan, is de aantrekkingskracht tussen hen veel sterker dan wanneer je ze langzaam van elkaar scheidt. Decreasing the strength of the attraction between water molecules lowers the surface tension of the bubble solution, allowing bubbles to form!

Materials

  • Two dowel rods (At least half an inch diameter works best.)
  • Two screw eyes (a closed loop with a threaded base)
  • Yarn or baker’s twine (at least 18 feet)
  • Two washers
  • Bubble solution (Optional make-your-own bubble solution ingredients are listed below.)
  • A large bucket to hold bubble solution
  • Outdoor area with space to run!
  • An adult helper
  • A measuring tape
  • Scissors

Bubble Solution (Makes approximately one-half gallon.)

  • Eight cups of Water
  • One-half cup liquid dish soap (Blue Dawn works well.)
  • One tablespoon glycerin
  • One tablespoon baking powder

Preparation

  • This activity could get a little messy. Vanaf dit punt moet alles buiten gebeuren!
    • Giet de bellenoplossing in je emmer. Als je je eigen oplossing maakt, doe dan alle ingrediënten in de emmer en roer voorzichtig om het te mengen. (Probeer te voorkomen dat er schuim op het oppervlak van de oplossing ontstaat.)
    • Zoek een volwassen helper om je te helpen een schroefoog aan een uiteinde van elke staaf te bevestigen.

    Procedure

    • Snijd een stuk garen van een meter lang en haal het door een sluitring en elk schroefoog, zodat er een lus ontstaat. Knoop het uiteinde van het garen samen (de knoop kan overal zitten). Dit is je bellenblaasstok!
    • Zet je emmer met bellenblaasoplossing in een open ruimte. Plaats je meetlint op de grond, beginnend bij je emmer en strek minstens 10 voet uit in de richting van de wind.
    • Houd je staven vast aan de uiteinden zonder de schroefogen. Raak voorzichtig de twee schroefogen samen, en dompel het garen volledig onder in de bubbeloplossing.
    • Haal voorzichtig uw staaf uit de bubbeloplossing. Scheid de uiteinden van de staafjes om de lus van het garen te openen.
    • Houd de staaf van je lichaam af en loop langzaam langs het meetlint, in de richting van de wind. Hoe groot denk je dat je de luchtbel kunt maken?
    • Laat je volwassen helper de lengte meten van de luchtbel die je maakt! Probeer het minstens vijf keer, en onthoud de langste.
    • Snijd het garen door en verwijder het van de toverstaf. Bewaar de sluitring!
    • Snijd een stuk touw van een halve meter af en haal het door een sluitring en elk schroefoog, zodat er een lus ontstaat. Knoop het uiteinde van het garen aan elkaar (de knoop kan overal zitten).
    • Herhaal de bovenstaande stappen voor het maken van de bel, met de grotere staf. Meet de langste bel die je kunt maken met het 6-voet garen. Denk je dat deze bellen gemakkelijker of moeilijker te vormen zullen zijn?
    • Knip het garen door en verwijder het van de staf. Bewaar de sluitring!
    • Snijd een stuk garen van anderhalve meter af en haal het door twee sluitringen en elk schroefoog, zodat je een lus maakt. Knoop het uiteinde van het garen samen. (De knoop kan overal zitten.)
    • Het volwassen hulpje moet je helpen terwijl je de stappen voor het maken van de bel herhaalt, waarbij je allebei de stok vasthoudt. Meet de langste bel die je kunt maken met de negen voet garen. Denk je dat je bellen zal kunnen maken met de stok van 9 voet? Denk je dat ze veel groter kunnen zijn?
    • Extra: Test de bellenoplossing. Probeer de glycerine of het bakpoeder te verwijderen. Welke invloed hebben deze ingrediënten op de bellen die je maakt?
    • Extra: Laat de bellenoplossing een nachtje zitten en probeer dan deze activiteit opnieuw. Kijk of je grotere bellen krijgt.

    Observaties en resultaten
    In deze activiteit heb je de grootst mogelijke bellen gemaakt, met alleen een beetje touw en wat geduld! Misschien heb je gemerkt dat het makkelijker was om de lange bellen te maken met het kortere garen. Naarmate het garen langer werd (vooral bij 9 meter), werd het moeilijker voor de bellen om zich te vormen.

    We weten dat bellen hun vorm kunnen behouden als gevolg van oppervlaktespanning. In feite bestaat het mengsel van zeepoplossingen dat het oppervlak van een bel vormt uit drie zeer dunne lagen: zeep, water en nog een laag zeep. Dit wordt een zeepfilm genoemd. De oppervlaktespanning van de waterlaag is wat de zeepbel bijeenhoudt. Wanneer het water tussen de zeeplagen verdampt, springt de zeepbel uit elkaar. Om grotere en sterkere bellen te maken, moeten we de wanden van de zeep verdikken, om te voorkomen dat het water verdampt. Om dit te doen, hebben we glycerine toegevoegd, om te helpen de zeepwanden dikker te maken en de zeepbel bij elkaar te houden! Dit zorgt voor sterkere, grotere en langer aanhoudende bellen.

    Op een gegeven moment worden de bellen echter te groot om bij elkaar te blijven. Grotere bellen hebben een groter oppervlak, wat betekent dat er meer plaatsen zijn waar externe krachten, zoals luchtdruk en zwaartekracht, hun werk kunnen doen. Bovendien hebben de grotere bellen hun eigen gewicht om te ondersteunen. Stel je voor dat je een tunnel bouwt met LEGO. Je kunt een hele lange tunnel maken met een kleinere diameter. Als je echter een tunnel probeert te maken waar een volwassene doorheen kan lopen, zal hij meer moeite hebben om zijn eigen gewicht te dragen. Dit is vergelijkbaar met wat je hebt ervaren met de negen voet touw staf. Het lichaam van de zeepbel was veel groter en daardoor veel kwetsbaarder.

    Schoonmaken
    Giet het zeepmengsel door de afvoer.

    Meer om te ontdekken
    Bubble-ology, door Science Buddies
    Blow the Biggest Bubbles, van Scientific American
    The Chemistry of Clean: Maak je eigen zeep om de synthese van zeep te bestuderen, van Science Buddies
    Blaas de beste bellen, van Scientific American
    Wetenschapsactiviteiten voor alle leeftijden, van Science Buddies

    Deze activiteit wordt u aangeboden in samenwerking met Science Buddies