Sestavte si nejlepší hůlku na velké bubliny

Klíčové pojmy
Chemie
Povrchové napětí
Molekuly vody

Úvod
Zkoušeli jste někdy nafouknout bublinu, ale ať jste se snažili sebevíc, bublina se prostě netvořila? Proč k tomu dochází? Proč se bubliny vůbec tvoří? A proč je někdy těžší bubliny vyfouknout? V této aktivitě prozkoumáme, jak bubliny vznikají, a vyzkoušíme, jak velké bubliny můžeme vytvořit!

Pozadí
Jak možná víte, bubliny jsou závislé na povrchovém napětí, aby držely pohromadě. Molekuly vody k sobě rády přilnou a stejně jako se magnety řadí k jiným magnetům, které je přitahují, a přilnou k nim, řadí se molekuly vody k sobě a vytvářejí vodíkové vazby, čímž vzniká povrchové napětí. Díky tomuto povrchovému napětí se povrch vody chová jako pružná membrána, která se natahuje a drží tvar. Pokud kápnete malé množství vody na kousek voskovaného papíru, uvidíte skvělý příklad povrchového napětí v akci. Místo aby se voda rozstříkla nebo zploštila, vytvoří na papíře malé kulovité kapičky. Tyto kapky vody si mohou udržet svůj tvar, protože molekuly vody se více přitahují navzájem než k voskovému papíru. Síla této přitažlivosti pomáhá držet kapičky vody pohromadě.

Povrchové napětí vody je ve skutečnosti tak silné, že nám brání vyfouknout bubliny z pouhé vody. Přidáním mýdla nebo mycího prostředku se povrchové napětí vody sníží, což umožní vznik bublin. Dělá to tak, že vytváří prostor mezi molekulami vody, čímž snižuje sílu jejich vzájemné přitažlivosti. Když se znovu zamyslíte nad magnety, když jsou dva magnety velmi blízko u sebe, přitažlivost mezi nimi je mnohem silnější, než když je pomalu oddělujete. 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. Od této chvíle by se vše mělo provádět venku!

• Nalijte roztok na bubliny do kbelíku. Pokud si bublinkový roztok vyrábíte sami, smíchejte všechny ingredience v kbelíku a jemně promíchejte, aby se spojily. (Snažte se, aby se na povrchu roztoku nevytvořila mazlavá pěna.)
• Poproste dospělého pomocníka, aby vám pomohl připevnit na jeden konec každé tyče šroubovací oko.

Postup

• Ustřihněte metr dlouhý provázek a provlékněte ho jednou podložkou a každým šroubovacím okem, čímž vytvoříte smyčku. Konce provázku svažte k sobě (uzel může být kdekoli). To je vaše bublinková hůlka!
• Postavte kbelík s bublinkovým roztokem na volné prostranství. Položte na zem měřicí pásku, začněte u kbelíku a prodlužte ji alespoň o 10 stop ve směru, odkud fouká vítr.
• Podržte tyče na koncích bez šroubovacích oček. Jemně se dotkněte obou šroubovacích oček k sobě a zcela ponořte přízi do bublinkového roztoku.
• Opatrně zvedněte proutek z bublinkového roztoku. Oddělte konce tyčinek, abyste otevřeli smyčku příze.
• Držte hůlku od těla a pomalu se procházejte po měřicím pásu ve směru větru. Jak velkou bublinu si myslíte, že se vám podaří vytvořit?
• Pověř svého dospělého pomocníka, aby změřil délku bubliny, kterou vytvoříš! Zkuste to alespoň pětkrát a zapamatujte si tu nejdelší.
• Přestřihněte provázek a odstraňte ho z hůlky. Podložku si schovejte!
• Ustřihněte šest stop dlouhý provázek a provlékněte ho jednou podložkou a každým šroubovacím okem, čímž vytvoříte smyčku. Konce provázku svažte k sobě (uzel může být kdekoli).
• Zopakujte výše uvedené kroky výroby bublin s použitím větší hůlky. Změřte nejdelší bublinu, kterou můžete vytvořit pomocí šestistopého provázku. Myslíte si, že bude snazší nebo obtížnější tyto bubliny vytvořit?
• Přestřihněte provázek a odstraňte ho z hůlky. Podložku si schovejte!
• Ustřihněte devítimetrový provázek a provlékněte jej dvěma podložkami a každým šroubovacím okem, čímž vytvoříte smyčku. Konce provázku svažte k sobě. (Uzel může být kdekoli.)
• Dospělý pomocník vám bude asistovat při opakování kroků výroby bublin, přičemž oba budete držet hůlku. Změřte nejdelší bublinu, kterou můžete vytvořit pomocí devítimetrového provázku. Myslíte si, že budete schopni vytvořit bubliny pomocí devítimetrové hůlky? Myslíte si, že by mohly být mnohem větší?
• Extra: Vyzkoušejte roztok na tvorbu bublin. Zkuste odstranit glycerin nebo prášek do pečiva. Jak tyto přísady ovlivní bubliny, které vytvoříte?
• Extra: Nechte bublinkový roztok přes noc odležet a pak tuto činnost zopakujte. Vyzkoušejte, zda se vám podaří vytvořit větší bubliny!

Pozorování a výsledky
V této aktivitě jste vytvořili jedny z největších možných bublin, a to jen s trochou provázku a trpělivosti! Možná jste zjistili, že bylo snazší vytvořit dlouhé bubliny pomocí kratšího provázku. S přibývající délkou provázku (zejména u devíti stop) mohlo být obtížnější bubliny vytvořit.

Víme, že bubliny mohou držet svůj tvar v důsledku povrchového napětí. Směs bublinkového roztoku, která tvoří povrch bubliny, se totiž skládá ze tří velmi tenkých vrstev: mýdla, vody a další vrstvy mýdla. Této vrstvě se říká mýdlový film. Povrchové napětí vrstvy vody je to, co drží bublinu pohromadě. Proto když se voda mezi mýdlovými vrstvami odpaří, bublina praskne. Chceme-li vytvořit větší a silnější bubliny, musíme stěny mýdla zesílit, aby se voda neodpařovala. Za tímto účelem jsme přidali glycerin, který pomůže tyto stěny mýdla zahustit a udržet bublinu pohromadě! Díky tomu jsou bubliny silnější, větší a déle vydrží.

V určitém okamžiku jsou však bubliny příliš velké na to, aby držely pohromadě. Větší bubliny mají větší povrch, což znamená více míst, kde mohou působit vnější síly, jako je tlak vzduchu a gravitace. Kromě toho mají větší bubliny vlastní hmotnost, kterou musí udržet. Představte si, že stavíte tunel ze stavebnice LEGO. Můžete vytvořit velmi dlouhý tunel s menším průměrem. Pokud se však pokusíte vytvořit tunel, kterým by mohl projít dospělý člověk, bude mít větší problémy s udržením vlastní hmotnosti. To je podobné tomu, co jste zažili s devítimetrovou špagátovou hůlkou. Tělo bubliny bylo mnohem větší, a proto mnohem křehčí.

Úklid
Vylijte mýdlovou směs do odtoku.

Další informace k prozkoumání
Bublinologie, od Science Buddies
Foukání největších bublin, od Scientific American
Chemistry of Clean: Vyrobte si vlastní mýdlo a studujte syntézu mýdla, od Science Buddies
Vyfoukněte ty nejlepší bubliny, od Scientific American
Vědecké aktivity pro všechny věkové kategorie!, od Science Buddies

Tuto aktivitu vám přinášíme ve spolupráci se společností Science Buddies