Министерство образования Республики Башкортостан

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа  № 16 р.п.Приютово

муниципального района Белебеевский район

Республики Башкортостан

«Секреты мыльных пузырей»

Выполнила:

Кузыахметова Анастасия

ученица 6 в класса

МАОУ  СОШ № 16

р.п.Приютово

Научный руководитель:

Низамова Альбина Рашитовна

учитель химии и биологии

МАОУ  СОШ № 16

р.п.Приютово

р.п.Приютово

2021г

Введение

«..Мыльный пузырь, пожалуй, самое восхитительное

и самое изысканное явление природы»

Марк Твен.

 Мне всегда нравились мыльные пузыри. Выдувать, а потом ловить их было одним из самых любимых моих занятий. Однажды я увидела шоу, в котором пузыри выдували огромных размеров и проделывали с ними разные трюки: надували дымом, брали их в руки, делали из них гирлянды, помещали внутрь пузырей различные предметы и даже людей!

Неужели это возможно с обычными мыльными пузырями? А я сумею сделать подобные трюки? Раньше я пользовалась наборами для выдувания мыльных пузырей, которые были куплены в магазинах, и таких пузырей не получала никогда. И я решила провести исследование.

Так возникла тема моего исследования – «Секреты мыльных пузырей»

Актуальность данного исследования в том, что разработка  универсального состава мыльных пузырей позволит мне доставлять минуты радости своим друзьям и близким, не требуя определенных затрат.

Цель исследования:выяснить, можно ли получить большие и крепкие мыльные пузыри самостоятельно в домашних условиях. Также разработать универсальный состав для создания различных видов мыльных пузырей.

 Задачи:

1. Выяснить, что такое мыльный пузырь.
2. Изучить историю возникновения мыльных пузырей.
3. Рассмотреть физические и химические свойства мыльных пузырей.
4. Определить состав раствора для мыльных пузырей.

Я выдвинула  гипотезу: предположим, что можно приготовить

  оптимальный по составу раствор для создания мыльных пузырей в домашних условиях.

Объектом исследования явились составы для приготовления мыльных пузырей и мыльные пузыри.

Методы исследования: наблюдение, поиск в Интернете, чтение литературы, анализ, анкетирование, обобщение.

Исследовательская работа  состоит из двух частей: теоретической и практической. В теоретической части я  изучила  вопросы, касающиеся компонентов и инструментов, необходимых для получения мыльного пузыря и обработала  необходимую  информацию. В практической части использовала опытно-экспериментальные методы исследования, по результатам которых  были сделаны соответствующие выводы.

Практическое применение данной работы возможно на уроках химии, изобразительного искусства, при праздновании Дня именинника и других детских праздников.

Глава I. Теоретическая часть

1.1Что такое «мыльный пузырь»?

Для того, чтобы узнать, как и когда появились мыльные пузыри в первую очередь я пошла в школьную библиотеку. Вместе с библиотекарем я пыталась найти хоть какую-нибудь информацию о мыльных пузырях. Мы просмотрели детскую энциклопедию  «Все обо всем», «Хочу все знать», изучили другие детские энциклопедии. И никакой информации. Правда, попутно я узнала, из чего делают мыло, для чего нужны моющие средства, когда изобрели первый порошок. Время, конечно, даром не прошло. Но о мыльных пузырях я пока ничего не нашла. Тогда я засела за компьютер и стала искать информацию в сети Интернет. И нашла…

Мыльный пузырь — тонкая плёнка мыльной воды, которая формирует сферу с переливчатой поверхностью.

Мыльный пузырь – это шарик, который образован тонкой многослойной плёнкой мыльной воды и наполнен воздухом. Мыльные пузыри обычно существуют несколько секунд, а потом лопаются при соприкосновении с поверхностью самопроизвольно. Очень часто дети играют с мыльными пузырями.

Все мы восхищаемся пузырями, особенно мыльными — их идеально круглой формой и переливающейся разными красками поверхностью.

Английский физик Бойз был так заинтригован мыльными пузырями, что написал 200 -страничную книгу: «Мыльные пузыри. Их цвет и силы, придающие им форму».

Так все же почему мыльный пузырь круглый?  (Приложение 1)

Ответ на этот вопрос заключается в том, что силы поверхностного натяжения стремятся придать мыльному пузырю максимально компактную форму. Самая компактная форма в природе — это шар (а не куб, например).

Ученые подсчитали, что лопается мыльный пузырь за одну тысячную долю секунды, потому для того, чтоб увидеть это чудо им понадобилась камера способная снимать до 5000 кадров в секунду.

2. История возникновения мыльного пузыря

Когда и где точно появились мыльные пузыри и по сей день остаётся загадкой. Но доподлинно известно, что при раскопках древней  Помпеи археологи обнаружили необычные фрески с изображением юных помпейцев, выдувающих мыльные пузыри. Значит, пузыри радовали детей и взрослых ещё во времена древней Помпеи. Видимо, у них были свои секреты производства мыла.

Существует легенда о появлении первого мыльного пузыря: в один прекрасный день, когда наконец-то создали мыло король, ничуть не шутя, приказал всем вымыться мылом под страхом смертной казни. И все в этот день намылили мочалки. Только один старый сапожник по имени Пумпатус сидел, спрятавшись, в своей сапожной будке. Больше всего на свете Пумпатус не любил мыть шею. За окном послышались шаги. Два огромных стражника взяли Пумпатуса подмышки и через пять минут уже подвели его к городской тюрьме. В комнате, где заперли Пумпатуса, была ванна с мыльной пеной  и много полотенец. «Согласен?» - спросили два огромных стражника. «Ни за что!» - отвечал Пумпатус. И его оставили, чтобы он в последний раз выкурил свою трубку. Пумпатус затянулся и вдруг увидел, что  из трубки вылетел прекрасный прозрачный шар. Шар вылетел в окно и засиял на Солнце: в нём прыгали маленькие радуги. За первым шаром вылетел второй... Пумпатус во все глаза смотрел на происходящее чудо. Прохожие внизу тоже задрали головы, чтобы посмотреть на это. Вскоре собралась толпа, и начался переполох. О том, что Пумпатуса  должны были казнить, все, конечно, и думать забыли. Профессор, которого пригласили во всём разобраться, осмотрел трубку Пумпатуса. «В трубку попала мыльная пена. Вот в чём дело», - объявил  профессор толпе под окном.  Пумпатуса, конечно, не казнили, а после этого мыльные пузыри стали популярны не только в одном маленьком королевстве, но и в целом мире!(Приложение 2)

 Ещё на картинах фламандских художников 18 века часто встречались изображения детей, выдувающих мыльные пузыри через глиняную соломинку. В 18 и 19 веках дети выдували мыльные пузыри, используя мыльную воду, оставшуюся после стирки.

Существует даже миф о недолговечности мыльного пузыря, но его развеял англичанин Джеймс Дьюар, законсервировавший мыльный пузырь в герметичном сосуде с двойными стенками. Преподавателю физики из штата Индиана удалось сохранить пузырь в стеклянной банке в течение 340 дней. Ученики превзошли учителя - их пузыри хранились под колпаком по многу лет.

А 9 августа 1996 года, Алан Маккей (Новая Зеландия) пустил мыльный пузырь длиной 32 метра. Его имя было занесено в «Книгу рекордов Гиннеса». Подсчитано, что из капли мыльной воды в 1 мм куб можно выдуть пузырь диаметром 20 см, а 1 мл раствора хватит на пузырь диаметром 6 м.

1.3 Интересные сведения о мыльных пузырях

   Многие любят выдувать мыльные пузыри, но не относятся к этому делу с таким жаром, как англичанин Сэм Хист. Провозгласив себя ученым – «пузыреологом», Сэм научился создавать пузыри невероятных размеров. А 23 ноября 2007года он побил рекорд книги Гиннеса, представив пузырь, внутри которого свободно разместилось 50 человек! Высота пузыря достигала 1,5м., а ширина – 3,3м.

       Кому-то может показаться, что этого просто не может быть, так как обычные мыльные пузыри не достигают и двадцати сантиметров. Но на самом деле у Сэма есть несколько секретов.

       Во-первых, как вы видите, в качестве людей он использует школьников. А школьники куда как компактнее взрослых! А во- вторых, для выдувания пузырей используются  специальные приспособления, включающие вентилятор и веревочную петлю.

Изучая вопрос о мыльных пузырях, я узнала что:

1. Мыльный пузырь переливается всеми цветами радуги, потому что лучи света отражаются от внешней и внутренней поверхностей пленки, которая его образует. Это явление, называется интерференция. Цвет пузыря меняется, потому что мыльная пленка «тает», т.е. со временем становится тоньше.
2. Мыльный пузырь надувается теплым воздухом из наших легких. А теплый воздух обычно легче воздуха в комнате или на улице. Поэтому пузырь сначала летит вверх, а потом воздух в нем остывает и пузырь опускается.
3. Мыльные пузыри могут сохраняться достаточно долго. Английский исследователь Джеймс Дьюар хранил мыльные пузыри в особых бутылках, которые защищали их от пыли, высыхания и сотрясения воздуха.
4. Мыльный пузырь можно заморозить. Замерзает он при температуре примерно -7 0С. Для замораживания достаточно положить на пузырь снежинку или осторожно опустить его на снег. При этом пузырь не разобьется, а если на ледяной шарик слегка надавить, то на нем появятся вмятины.
5. К мыльным пузырям ученые относились очень серьезно и сделали много разных полезных открытий, изучая их.

     1.4 Физические свойство мыльных пузырей

Свойство № 1 «Устойчивость»

Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости (в данном случае воды) имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности похожим на поведение эластичной пленки, например, резиновой. Однако, пузырь, сделанный только из воды, не стабилен и быстро лопается. Для того, чтобы стабилизировать его состояние, в воде растворяют какие-нибудь ПАВ (поверхностно – активные вещества), например, мыло. Мыло или ПАВ снижают поверхностное натяжение воды в 2-4 раза.

Свойство №2 «Сферическая форма»

Причина этому-силы поверхностного натяжения жидкости. Они возникают между частицами воды. Частицы воды или другой жидкости притягиваясь, друг к другу, стремятся сблизиться . Каждая частица на поверхности притягивается остальными частицами, находящимися внутри жидкости, и поэтому устремляются друг к другу. Именно за счет поверхностного натяжения получается сферическая форма пузыря. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и самим процессом надувания пузыря. Однако, если оставить пузырь, свободно парить в воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.

Свойство №3 «Интерференция»

Цвет пузырей-это всего лишь оптический обман. На самом деле они бесцветны. Переливчатые «радужные» цвета мыльных пузырей получаются за счет интерференции световых  волн и определяются толщиной мыльной пленки. Когда свет проходит сквозь тонкую пленку пузыря, часть его отражается от внешней поверхности, в то время как другая часть проникает внутрь пленки и отражается от внутренней поверхности. Наблюдаемый в отражении цвет излучения определяется интерференцией этих двух отражений.

По мере того, как пленка становится тоньше из-за испарения воды, можно наблюдать изменение цвета пузыря. Более толстая пленка убирает из белого света красный компонент, делая тем самым оттенок отраженного света сине – зеленым. Более тонкая пленка убирает желтый (оставляя синий свет), затем зеленый (оставляя пурпурный), и затем синий (оставляя золотисто-желтый).

Свойство №4 «Разрушение (лопание)»

Задумывались ли вы над тем, как  происходит лопание мыльного пузыря? Вначале нижняя часть пузыря будет утолщаться, а центральная верхняя-утончаться .Это отчетливо видно по потокам жидкости, меняющим пятнистую окраску пузыря. В какой-то момент пузырь лопнет . Нам кажется , что это мгновенное дело, но совокупность капель, расположенных по периметру. Как правило, очаг разрушения оказывается в верхнем, самом тонком месте пленки.

К физическим свойствам относятся устойчивость, сферическую форму, интерференцию и разрушение.

     1.5 Химические свойства мыльных пузырей

Вещества уменьшающие поверхностное натяжение воды, например, жидкое мыло или для мытья посуды. Мыло для мыльных пузырей годится на всякое. Самая плохая мыльная вода получается из лучших сортов туалетного мыла. Так что мыло нужно брать хозяйственное .Самое подходящее для пускания пузырей так называемое 72-процентное,светлое. Хорошо и 70-процентное мыло. Чем более чистое мыло(без примесей парфюма и других добавок ),тем лучше результат может получиться.

Вещества, уплотняющие воду. Наиболее часто используется глицерин (который можно купить в аптеке ). Так же можно использовать сахар ,который лучше растворять в тёплой воде. Однако плотность воды может стать слишком большой , поэтому важно соблюдать умеренность .

Глицерин-это бесцветная ,вязкая , сиропообразная жидкость. Не ядовит.

Глицерин не имеет запаха. Химическая формула C3H8O3

Вода должна быть мягкой. Вода из под крана содержит много солей, из-за чего пузыри получаются хрупкими и быстро лопаются. При использовании дистиллированной воды влияние данного эффекта на качество мыльного пузыря значительно ниже .Если нет дистиллированной воды ,можно использовать дождевую. талую воду. Либо можно использовать прокипяченную очищенную воду. Вода согласна её формуле –H2O,должна состоять лишь из смеси двух газов – водорода и кислорода, однако это лишь не более чем лабораторный стандарт .

В химический состав воды, входят ещё и токсичные соединения и вещества –нефтепродукты, тяжелые металлы, СПАВ( синтетические поверхностно-активные вещества),хлорорганические пестициды , фенолы. При хранении готовых растворов тоже необходимо учитывать следующее обстоятельства: приготовленные растворы лучше хранить в ёмкости с крышкой ,т.е. растворы ПАВ на открытом воздухе постепенно теряют воду, их концентрация растёт , и пузыри могут стать неустойчивыми.

Таким образом, готовых рецептов жидкости для устойчивости мыльных пузырей в литературе нет, каждый, кто показывает опыты, имеет свою рецептуру и держит ее в секрете. Хотя основные элементы известны. Можно , конечно купить раствор в магазине, но это неинтересно, лучше сделать самим. Поэтому нам тоже пришлось подбирать мыльный раствор экспериментальным путем.

1.6 Социальный опрос учащихся 5х и 6х классов

И чем больше интересного я узнавала, тем сильнее мне хотелось узнать, как            же к мыльным пузырям относятся дети нашей школы.

Ребятам были предложены следующие вопросы: (экран)

1.Нравится ли вам выдувать мыльные пузыри?

2.Вы покупаете раствор в магазине?      

3.Вам удавалось получить пузырь диаметром больше 15см?                                                                                            

4.Вы умеете проделывать фокусы с мыльными пузырями?

В начале своего исследования я провела опрос среди учащихся 5 классов в котором приняло участие 41 человек.

В параллели 6 класса участвовало 63 человека.

Выводы: Как видно из результатов опроса мыльные пузыри - любимая забава для ребят, которая поднимает им настроение. Маленькую баночку с мыльными пузырями, легко можно купить в магазине, что некоторые и делают. Мало кому удается получить пузырь большого размера.

Глава II. Практическая часть

2.1. Компоненты и инструменты для изготовления мыльных пузырей

Однако, как выяснилось, рецепт мыльного пузыря не так прост, как кажется. Поэтому я решила провести несколько  экспериментов и узнать, из чего лучше всего получаются  большие мыльные пузыри.

Для того, чтобы выдуть обычный мыльный пузырь, понадобятся вода, мыло и какой-нибудь инструмент. Но в производстве пузырей высшего качества есть свои секреты.

Компоненты:

Инструменты:

Для изготовления мыльных пузырей люди используют разные подручные материалы: трубочки для коктейлей, полые травинки и соломинки, корпуса от шариковых ручек, колечки из проволоки и многое другое. (Приложение 5)

2.2.Рецепты изготовления мыльных пузырей

«Мыльный раствор № 1»

«Мыльный раствор № 2»

2.3. Опыты  с мыльными пузырями (Приложение 3)

Были подготовлены отобранные составы, с соблюдением соотношения частей растворов. Каждый состав был разведён в свой стакан, которые были пронумерованы.

Эксперимент состоял из трёх этапов:

1)Пузыри всех составов проверялись на продолжительность жизни. Из каждого состава выдувался 1 пузырь и засекалось время до его лопанья.

Первый этап эксперимента показал, что самый живучий пузырь был получен из раствора 1 (б)

2)Пузыри всех составов проверялись на размер. Для этого каждый состав проверялся несколько раз.

Второй этап выделил лидеров под номерами 1(б) и 2(в).

3)Составы проверялись на возможное количество выдуваемых пузырей.

На третьем этапе победителем стал состав номер 2(б).

Победителем эксперимента стал раствор под номером 1(б),отличительной особенностью которого стало использование жидкого мыла «Малио».

Вывод

Я приготовила мыльные пузыри по всем 6 рецептам и пришла к выводу:

Что несколько капель глицерина, добавленные в мыльный раствор, сделали мои пузыри более прочными и незабываемыми.

И я решила сделать несколько занимательных опытов.

Мыльные пузыри на морозе или в морозильной камере.

      Очень интересной мне показалась небольшая заметка про поведение мыльных пузырей на морозе, и я решила попробовать. Температура воздуха была -5 градусов, и дул небольшой ветер.  Поэтому наш мыльный пузырь не успел замерзнуть и лопнул.

• Сделала  матрешку. Я выдула пузыри внутри пузырей. (Поверхность смочить раствором, затем с помощью соломинки выдуваем большой пузырь. Осторожно протыкаем наш купол соломинкой и внутри него выдуваем еще один пузырь. И еще один. Приложение 4
• Делала гусеницу. Хорошие пузыри  выдувала  на мыльную клеенку и строила из них фигуру – гусеницы Приложение 5
• “Выдуйте мыльный пузырь, – писал великий английский ученый Кельвин, – и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики”.
•  Действительно, волшебные переливы красок на поверхности тончайших мыльных пленок дают физику возможность измерить длину световых волн, а исследование натяжения этих нежных пленок помогает изучать законы действия сил между частицами, – тех сил сцепления, при отсутствии которых в мире не существовало бы ничего, кроме тончайшей пыли.
•    Те, немногие опыты, которые описаны выше, не преследуют столь серьезных задач. Это просто интересное развлечение, которое лишь познакомило нас с искусством выдувания мыльных пузырей.

Глава III. Заключение

Поработав над выбранной темой, я подтвердила свою гипотезу о том, что в домашних условиях можно создать универсальный состав для замечательных мыльных пузырей. Однако необходимо помнить, что в дополнении к главным веществам ( мыло) нужно  еще добавить несколько составляющих, главными из которых являются вода и глицерин.

Вода для раствора должна быть мягкая или, еще лучше, дистиллированная. Тяжёлая вода из-за минерального содержания будет причиной хрупких пузырей, которые не будут жить долго. 

Какое моющее средство применить? На собственном опыте убедилась, что лучшее,  что может быть — это хозяйственное и детское мыло.

Вообще-то для пузырей подойдёт любая моющая жидкость, но самый лучший результат будет получен с использованием описанных ингредиентов. 

Получение мыльного раствора для пускания мыльных пузырей в домашних условиях  – вполне осуществимое и интереснейшее занятие. Рецептов раствора для мыльных пузырей очень много, но все авторы отмечают, что на качество пузырей сильно влияют многие внешние факторы. Поэтому точных пропорций идеального раствора нет. Единственный способ сделать хороший раствор – это метод собственных проб и ошибок.

Выдуть самостоятельно гигантский мыльный пузырь можно после некоторой тренировки и разъяснения взрослых. Но получается такой пузырь не всегда. Возможно, требуется внести изменения в рецепт состава. И стоит обязательно повторить этот эксперимент летом на улице с помощью ветра.

Выдувая мыльные пузыри, поднимается настроение, мы забываем все проблемы, при этом хорошо разрабатываются лёгкие. Всё это благотворно влияет на здоровье.(Приложение 6)

Исследование мыльных пузырей – очень интересное занятие.

    Литература

Гегузин Я. Е. Пузыри: Наука, 1985.

Варламов С. Эксперименты с мыльной пленкой/ С.Варламов //Квант. — 2006. — № 3, с. 37-38.

Тит Том. Научные забавы: интересные опыты, самоделки, развлечения/ Тит Том - М.: Издательский дом Мещерякова,2008. - 224с.

Скляревский Е. Мыльный пузырь как загадка науки.

Интернет--ресурсы :

• http://ru.wikipedia.org/

• http://bubblesmile.narod.ru/recept.htm «Сайт о мыльных пузырях»

• Большие мыльные пузыри. Маленькие эксперименты любителей мыльных пузырей. Fun-bubbles.narod.ru
• Мыльные пузыри на морозе. Статья электронной библиотеки международной общественной организации «Наука и техника»http://n-t.ru/tp/nr/mp.htm
• Мыльные пузыри в живописи. Архив блога Фан-клуб любителей Японии. http://japanblog.su/post164242869/

Приложение 1                                                                    

Приложение 2                                                        

Приложение 3    

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6