最高のシャボン玉棒を作る

キーコンセプト
化学
表面張力
水の分子

はじめに
シャボン玉を吹こうとすると、いくらやっても泡にならないことがありませんか？ なぜこのようなことが起こるのでしょうか？ なぜ、泡ができるのでしょうか？ また、なぜ泡を吹くのが難しい場合があるのでしょうか？

背景
ご存知のように、気泡は表面張力を利用して結合しています。 磁石が引き合う磁石同士をくっつけるように、水の分子同士もくっつき合って水素結合を形成し、表面張力を発生させます。 この表面張力によって、水の表面は弾性膜のように伸び縮みして形を保持することができるのです。 ワックスペーパーの上に少量の水を落とすと、表面張力の働きの良い例を見ることができます。 水は飛び散ったり平らになったりするのではなく、紙の上に小さな球状の水滴を形成します。 この水滴は、水の分子同士がワックスペーパーよりも強く引き合っているため、その形を保つことができるのです。

実際、水の表面張力は非常に強く、水だけで泡を吹くことができないほどです。

水の表面張力は非常に強く、水だけでは泡を吹くことができませんが、石鹸や洗剤を加えると水の表面張力が下がり、泡ができるようになります。 これは、水の分子と分子の間に空間ができ、分子同士が引き合う力が弱くなるためです。 磁石を考えてみると、磁石同士を近づけたときの方が、ゆっくり離したときよりも強く引き合う。 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. ここから先はすべて外で行ってください！

• バケツに泡の溶液を注ぎます。 自分でバブル液を作る場合は、バケツにすべての材料を入れ、軽くかき混ぜて混ぜ合わせます。 (
• 大人の方に手伝ってもらい、各棒の片方の端にスクリューアイを付けます。 麻ひもの端を結びます（結び目はどこでもかまいません）。 これはあなたの泡の細い棒です！
• 開いた区域であなたの泡解決のバケツをセットして下さい。 地面にあなたの測定テープを置き、あなたのバケツから始まり、風が吹いている方向で少なくとも10フィート伸びる。
• 2つのネジ目をそっと触れ合わせ、糸をバブル液に完全に浸します。
• バブル液から杖をそっと持ちあげます。
• 杖を体から離し、メジャーに沿って風の吹く方向にゆっくり歩いてください。 どれくらいの大きさの泡ができるでしょうか？
• 大人のヘルパーに、あなたが作った泡の長さを測ってもらいましょう!
• 麻ひもを切り、杖からはずします。
• 麻ひもの6フィートの長さを切り、1つのワッシャとそれぞれのねじ目にそれを通し、ループを作る。
• 麻ひもの端を結びます（結び目はどこでもかまいません）
• 大きい方の杖を使用して、上記の泡作りの手順を繰り返します。 6フィートの麻ひもで作ることができる最も長い泡を測定します。 これらの泡は、形成するのがより簡単またはより困難であると思いますか？
• 麻ひもを切り、杖から外します。 ワッシャーは取っておいてください！
• 麻ひもの9フィートの長さを切り、2つのワッシャーとそれぞれのスクリューアイに通し、ループをつくります。 麻ひもの端を結びます。 (
• 大人の助手に手伝ってもらいながら、二人で杖を持ち、泡作りの手順を繰り返す。 9フィートの麻ひもで作ることができる最も長い泡を測定します。 9フィートの杖で泡を作ることができると思いますか？ もっと大きくできると思いますか？
• おまけ。 泡の溶液をテストします。 グリセリンまたはベーキングパウダーを除去してみてください。 これらの成分は、作成した泡にどのような影響を与えるのでしょうか。
• おまけ。 泡の溶液を一晩寝かせてから、この活動を再試行してください。 より大きな泡ができるかどうかテストしてみましょう！

観察と結果
この活動では、少しの糸と少しの忍耐で、できるだけ大きな泡をいくつか作りました！

この活動で、あなたは、より大きな泡のために、より多くの時間を費やすことができます。

この活動では、わずかな糸と忍耐で、できるだけ大きな泡を作りました！短い糸で長い泡を作る方が簡単だと思ったかもしれません。

私たちは、気泡が表面張力の結果としてその形を保つことができることを知っています。 実際、泡の表面を構成する泡の溶液の混合物は、石けん、水、そしてもうひとつの石けんの層という非常に薄い3つの層で構成されています。 これを石けん膜といいます。 水の層の表面張力が、バブルを支えているのです。 そのため、石けん層の間の水が蒸発すると、シャボン玉は弾けます。 より大きく強いシャボン玉を作るには、水分が蒸発しないように、石けんの壁を厚くする必要があります。 そのために、石けんの壁を厚くして、泡をつなぎとめるグリセリンを加えました

しかし、ある時点で、泡は大きくなりすぎて、一緒に保持できなくなります。

しかし、ある時点で、泡は大きくなりすぎてまとまらなくなります。大きな泡は表面積が大きいので、空気圧や重力などの外力が作用する場所が多くなります。 さらに、大きくなった泡は、泡自身の重さを支えることになる。 レゴでトンネルを作ることを想像してください。 直径が小さくても、とても長いトンネルを作ることができます。 しかし、大人が歩けるようなトンネルを作ろうとすると、自重を支えるのに苦労することになります。 これは、9フィートの麻ひもで経験したことと似ていますね。

後片付け

石鹸を排水溝に流します。

もっと知りたい
科学仲間による「泡の科学」
サイエンス・アメリカンの「最大の泡を吹く」
「清潔の化学」

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この活動はScience Buddiesと共同で行っています

この活動はScience Buddiesと共同で行っています