Építsd meg a legjobb nagy buborékos pálcát

Kulcsfogalmak
Kémia
Felületi feszültség
Vízmolekulák

Bevezetés
Próbáltál már buborékot fújni, és nem számít, milyen erősen próbálkozol – a buborék egyszerűen nem akar kialakulni? Miért történik ez? Miért alakulnak ki egyáltalán buborékok? És miért nehezebb néha buborékot fújni? Ebben a tevékenységben azt fogjuk felfedezni, hogyan alakulnak ki a buborékok, és kipróbáljuk, hogy mekkorák lehetnek a buborékok!

Háttér
Amint azt talán tudod, a buborékok a felületi feszültségre támaszkodnak, hogy összetartsanak. A vízmolekulák szeretnek egymáshoz tapadni, és ahogyan a mágnesek is felsorakoznak más mágnesekhez, amelyek vonzzák őket, és azokhoz kapcsolódnak, úgy a vízmolekulák is felsorakoznak egymáshoz, és hidrogénkötéseket alakítanak ki, felületi feszültséget létrehozva. Ez a felületi feszültség teszi lehetővé, hogy a víz felszíne rugalmas membránként viselkedjen, megnyúljon és megtartsa az alakját. Ha egy kis mennyiségű vizet cseppentesz egy darab viaszpapírra, remek példáját láthatod a felületi feszültség működésének. Ahelyett, hogy szétfröccsenne vagy ellaposodna, a víz apró, gömb alakú cseppeket képez a papíron. Ezek a vízcseppek azért tudják megtartani alakjukat, mert a vízmolekulák jobban vonzzák egymást, mint a viaszpapírt. Ennek a vonzásnak az ereje segít összetartani a vízcseppeket.

A víz felületi feszültsége valójában olyan erős, hogy megakadályozza, hogy csak vízből buborékokat fújjunk. Szappan vagy mosószer hozzáadása csökkenti a víz felületi feszültségét, lehetővé téve a buborékok kialakulását. Ezt úgy éri el, hogy teret hoz létre a vízmolekulák között, csökkentve az egymáshoz való vonzódásuk erejét. Ha ismét a mágnesekre gondolunk, amikor két mágnes nagyon közel van egymáshoz, a köztük lévő vonzás sokkal erősebb, mint amikor lassan szétválasztjuk őket. 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. Innentől kezdve mindent a szabadban kell csinálni!

• A buborékoldatot öntsd a vödörbe. Ha saját buborékoldatot készítesz, keverd össze az összes hozzávalót a vödörben, és óvatosan keverd össze. (Próbáld meg elkerülni, hogy az oldat felszínén habos hab keletkezzen.)
• Kérd meg felnőtt segítődet, hogy segítsen neked minden rúd egyik végére egy csavarszemet rögzíteni.

Eljárás

• Vágj le egy három láb hosszú zsineget, és vezesd át az egyik alátéten és minden csavarszemen, így egy hurkot alkotva. A zsineg végét kösse össze (a csomó bárhol lehet). Ez a buborékpálcád!
• Állítsd a buborékoldatos vödröt egy nyitott helyre. Helyezd a mérőszalagodat a földre, a vödörnél kezdve és legalább 3 méter hosszan a szél irányába.
• Tartsd a rudakat a csavarszemek nélküli végeken. Óvatosan érintse össze a két csavarszemet, és merítse a fonalat teljesen a buborékoldatba.
• Óvatosan emelje ki a pálcáját a buborékoldatból. Válassza szét a rudak végeit, hogy kinyissa a fonalhurkot.
• Tartsa a pálcát a testétől távolabb, és lassan sétáljon a mérőszalag mentén, a szél irányába. Szerinted mekkora buborékot fogsz tudni létrehozni?
• Mérje meg felnőtt segítőddel az általad létrehozott buborék hosszát! Legalább ötször próbáld ki, és jegyezd meg a leghosszabbat.
• Vágd el a zsineget, és vedd le a pálcáról. Az alátétet tartsd meg!
• Vágj le egy kétméteres zsineget, és fűzd át az egyik alátéten és minden egyes csavarszemen, hurkot alkotva. A zsineg végét kösd össze (a csomó bárhol lehet).
• Ismételd meg a fenti buborékkészítési lépéseket a nagyobb pálcával. Mérd meg a leghosszabb buborékot, amit a kétméteres zsineggel létrehozhatsz. Szerinted ezeket a buborékokat könnyebb vagy nehezebb lesz megformálni?
• Vágd el a zsineget, és vedd le a pálcáról. Az alátétet tartsd meg!
• Vágj le egy kilenc láb hosszú zsineget, és vezesd át a két alátéten és minden egyes csavarszemen, hurkot alkotva. Kössük össze a zsineg végét. (A csomó bárhol lehet.)
• A felnőtt segítőd segítsen neked, miközben megismétled a buborékkészítés lépéseit úgy, hogy mindketten fogjátok a pálcát. Mérd meg a leghosszabb buborékot, amit a kilenc láb hosszú zsineggel tudsz készíteni. Mit gondolsz, képesek lesztek buborékokat készíteni a kilenc láb hosszú pálcával? Gondoljátok, hogy sokkal nagyobbak is lehetnek?
• Extra: Teszteld a buborékoldatot. Próbáld meg eltávolítani a glicerint vagy a sütőport. Hogyan befolyásolják ezek az összetevők az általad létrehozott buborékokat?
• Extra: Hagyd állni a buborékoldatot egy éjszakán át, majd próbáld meg újra ezt a tevékenységet. Teszteld, hogy nagyobb buborékokat kapsz-e!

Figyelmek és eredmények
Ezzel a tevékenységgel a lehető legnagyobb buborékokat hoztad létre, mindössze egy kis madzaggal és némi türelemmel! Megállapíthattátok, hogy a rövidebb zsineggel könnyebb volt a hosszú buborékokat létrehozni. Ahogy a zsineg egyre hosszabb lett (különösen a kilenc lábnál), úgy lehetett nehezebb a buborékok kialakítása.

Tudjuk, hogy a buborékok a felületi feszültség hatására képesek megtartani az alakjukat. Valójában a buborékok felületét alkotó buborékoldat-keverék három nagyon vékony rétegből áll: szappanból, vízből és egy másik szappanrétegből. Ezt nevezzük szappanfilmnek. A vízréteg felületi feszültsége tartja össze a buborékot. Ezért amikor a szappanrétegek közötti víz elpárolog, a buborék kipukkad. Ahhoz, hogy nagyobb és erősebb buborékok jöjjenek létre, meg kell vastagítanunk a szappan falát, hogy megakadályozzuk a víz elpárolgását. Ehhez glicerint adtunk hozzá, hogy segítsen megvastagítani a szappanfalakat és összetartani a buborékot! Ez erősebb, nagyobb és tartósabb buborékokat eredményez.

Egy bizonyos ponton azonban a buborékok túl nagyok lesznek ahhoz, hogy összetartsanak. A nagyobb buborékok nagyobb felülettel rendelkeznek, ami több helyet jelent a külső erők, például a légnyomás és a gravitáció számára, hogy kifejtsék hatásukat. Ráadásul a nagyobb buborékoknak saját súlyuk is van, amelyet támogatniuk kell. Képzeld el, hogy alagutat építesz LEGO-ból. Kisebb átmérővel nagyon hosszú alagutat készíthetsz. Ha azonban olyan alagutat próbálsz készíteni, amelyen egy felnőtt is át tudna sétálni, akkor nagyobb gondot fog okozni a saját súlyának megtartása. Ez hasonló ahhoz, amit a kilenc láb hosszú zsinórpálcával tapasztaltál. A buborék teste sokkal nagyobb, és ezért sokkal törékenyebb volt.

Takarítás
A szappanos keveréket öntsd le a lefolyóba.

Még több felfedeznivaló
Bubble-ology, by Science Buddies
Blow the Biggest Bubbles, from Scientific American
The Chemistry of Clean: Make Your Own Soap to Study Soap Synthesis, a Science Buddies-tól
Blow the Best Bubbles, a Scientific American-től
Science Activities for All Ages!, a Science Buddies-től

Ez a tevékenység a Science Buddies partnerségével jött létre