Bygg den bästa staven för stora bubblor

Nyckelbegrepp
Kemi
Oppgiftsspänning
Vattenmolekyler

Introduktion
Har du någonsin försökt blåsa upp en bubbla, men hur mycket du än försöker – bubblan vill bara inte bildas? Varför händer detta? Varför bildas bubblor överhuvudtaget? Och varför är det svårare att blåsa bubblor ibland? I den här aktiviteten ska vi utforska hur bubblor bildas och testa gränserna för hur stora våra bubblor kan bli!

Bakgrund
Som du kanske vet förlitar sig bubblor på ytspänning för att hålla ihop. Vattenmolekyler gillar att klamra sig fast vid varandra och precis som magneter ställer sig i linje med och fäster vid andra magneter som de attraheras av, ställer sig vattenmolekyler i linje med varandra och bildar vätebindningar, vilket skapar ytspänning. Denna ytspänning gör att vattenytan kan fungera som ett elastiskt membran som sträcker sig och håller en form. Om du släpper en liten mängd vatten på en bit vaxpapper kan du se ett bra exempel på ytspänning i aktion. Istället för att stänkas eller plattas ut bildar vattnet små sfäriska droppar på pappret. Dessa vattendroppar kan behålla sin form eftersom vattenmolekylerna dras mer till varandra än till vaxpappret. Styrkan i denna attraktion hjälper till att hålla ihop vattendropparna.

Vattens ytspänning är faktiskt så stark att den hindrar oss från att blåsa bubblor av bara vatten. Genom att tillsätta tvål eller rengöringsmedel sänks vattnets ytspänning, vilket gör att bubblor kan bildas. Det gör det genom att skapa utrymme mellan vattenmolekylerna, vilket minskar styrkan i deras attraktion till varandra. Om du återigen tänker på magneter, när två magneter är mycket nära varandra är dragningskraften mellan dem mycket starkare än när du långsamt skiljer dem åt. 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. Från och med nu bör allt göras utomhus!

• Häll bubbellösningen i din hink. Om du gör din egen bubblelösning kombinerar du alla ingredienser i din hink och rör försiktigt om för att kombinera dem. (Försök att undvika att skapa ett suddigt skum på lösningens yta.)
• Be din vuxna medhjälpare att hjälpa dig att fästa en skruvögla i ena änden av varje stav.

Förfarande

• Skär en en halv meter lång bit garn och trä den genom en bricka och varje skruvögla, så att du får en ögla. Knyt ihop ändan av garnet (knuten kan sitta var som helst). Detta är din bubbelstav!
• Ställ din hink med bubbelvätska på ett öppet område. Placera ditt måttband på marken, börja vid din hink och sträck dig minst tre meter i den riktning vinden blåser.
• Håll dina stavar i ändarna utan skruvögon. Rör försiktigt ihop de två skruvögonen och dränk ner garnet helt i bubblelösningen.
• Häv försiktigt upp din stav ur bubblelösningen. Separera stavarnas ändar för att öppna garnslingan.
• Håll staven bort från din kropp och gå långsamt längs måttbandet, i vindens riktning. Hur stor bubbla tror du att du kommer att kunna skapa?
• Be din vuxna medhjälpare mäta längden på den bubbla du skapar! Försök minst fem gånger, och kom ihåg den längsta.
• Klipp av snöret och ta bort det från staven. Spara brickan!
• Klipp en sex fot lång bit av garn och trä det genom en bricka och varje skruvöga, så att det blir en slinga. Knyt ihop ändan av garnet (knuten kan vara var som helst).
• Återupprepa ovanstående steg för att göra bubblor, men använd det större trollspöet. Mät den längsta bubbla som du kan skapa med det sex fot långa garnet. Tror du att dessa bubblor kommer att vara lättare eller svårare att forma?
• Klipp av snöret och ta bort det från trollstaven. Spara brickan!
• Skär en nio fot lång bit av garn och tråckla den genom två brickor och varje skruvöga, så att du får en slinga. Knyt ihop ändan på garnet. (Knuten kan sitta var som helst.)
• Få din vuxna medhjälpare att hjälpa dig medan du upprepar stegen för att göra bubblor, med båda i handen med staven. Mät den längsta bubbla som du kan skapa med det nio fot långa garnet. Tror du att du kommer att kunna skapa bubblor med den nio fot långa staven? Tror du att de kan bli mycket större?
• Extra: Testa bubblelösningen. Prova att ta bort glycerinet eller bakpulvret. Hur påverkar dessa ingredienser de bubblor du skapar?
• Extra: Låt bubblelösningen sitta över natten och försök sedan på nytt med denna aktivitet. Testa för att se om du får större bubblor!

Observationer och resultat
I den här aktiviteten skapade du några av de största bubblorna möjliga, med bara lite snöre och lite tålamod! Du kanske upptäckte att det var lättare att skapa de långa bubblorna med det kortare snöret. När snöret blev längre (särskilt vid nio fot) kan det ha varit svårare för bubblorna att bildas.

Vi vet att bubblor kan hålla sin form som ett resultat av ytspänningen. Faktum är att den bubblelösningsblandning som utgör en bubbels yta består av tre mycket tunna lager: tvål, vatten och ytterligare ett lager tvål. Detta kallas för en tvålfilm. Det är ytspänningen i vattenskiktet som håller ihop bubblan. När vattnet mellan tvålskikten avdunstar spricker bubblan därför. För att göra större och starkare bubblor måste vi göra tvålväggarna tjockare för att hindra vattnet från att avdunsta. För att göra detta tillsatte vi glycerin som hjälper till att förtjocka tvålväggarna och hålla ihop bubblan! Detta ger starkare, större och längre varaktiga bubblor.

Vid en viss punkt blir bubblorna dock för stora för att hålla ihop. Större bubblor har större yta, vilket innebär fler ställen där yttre krafter, som lufttryck och gravitation, kan verka. Dessutom har de större bubblorna sin egen vikt att stödja. Tänk dig att bygga en tunnel med LEGO. Du kan göra en mycket lång tunnel med en mindre diameter. Om du försöker göra en tunnel som en vuxen person kan gå igenom kommer den dock att ha svårare att bära sin egen vikt. Detta liknar det du upplevde med den nio fot långa trollstaven av garn. Bubblans kropp var mycket större och därför mycket skörare.

Rengöring
Häll tvålblandningen i avloppet.

Mer att utforska
Bubble-ology, av Science Buddies
Blow the Biggest Bubbles, från Scientific American
The Chemistry of Clean: Gör din egen tvål för att studera tvålsyntesen, från Science Buddies
Blå de bästa bubblorna, från Scientific American
Vetenskapliga aktiviteter för alla åldrar, från Science Buddies

Denna aktivitet har tagits fram i samarbete med Science Buddies