Фантастические мыльные пузыри

г.Когалым, 2015г.

Содержание

Введение………………………………………………………………………...3

Глава 1.  Фантастические пузыри………………………………….. ……...4

1. Что такое мыльный пузырь. История его появления…………....4
2. Почему мыльные пузыри идеально круглой формы?..... ……….5
3. Почему мыльные пузыри имеют радужную поверхность?..........6

Глава 2. Опытно-экспериментальная работа……………………………..7

2.1. Опрос одноклассников…………………………………………………..7

2.2. Приготовление растворов для мыльных пузырей……………….….9

2.2.1.  Этап 1. Секреты приготовления растворов для мыльных пузырей…………………………………………………………………………9

2.2.2.  Этап 2. Подбор рецептов для мыльных пузырей………………….9

2.2.3.  Этап 3. Меры безопасности при проведении экспериментальной работы…………………………………………………………………………..10

2.3.  Проведение экспериментов………………………………………….…11

Таблица №1. Результаты экспериментов в первый день приготовления растворов……………………………………………………………………….14

Таблица №2. Результаты экспериментов во второй день……………….15

Заключение……………………………………………………………………..16

Список литературы, интернет-источников………………………………..17

Фантастические мыльные пузыри

Введение

В наше время очень популярно шоу «Мыльных пузырей». Красивые, маленькие и огромные, необычного цвета и формы, летящие по воздуху и переливающиеся всеми цветами радуги, они вызывают у меня восторг и удивление: как же можно такие сделать?

Наверное,  многие в детстве переводили  немало мыла и шампуня, чтобы их попускать.  Получалось ли у вас?  У меня не очень – пузыри либо сразу лопались, либо так и не успевали долететь до пола. Я решил побольше узнать, что же такое мыльный пузырь и как можно приготовить для него правильный раствор в домашних условиях, не покупая в магазинах готовый. Поэтому поставил перед собой такую цель:провести исследования различных  рецептов мыльных растворов и выявить самые эффективные.

Реализовать цель мне помогут следующие задачи:        

1. Выяснить, что такое «мыльный пузырь», историю его появления;
2. Освоить технику приготовления различных мыльных растворов.
3. Изучить свойства  мыльных пузырей, полученных из разных растворов;
4. Соблюдать меры безопасности при выполнении опытов.

Гипотезы:

1.В состав растворов для мыльных пузырей обязательно входит мыло или средство на его основе.

2. Чем сложнее рецепт, тем лучше будут мыльные пузыри по размерам и устойчивости.

Объект исследования: растворы для мыльных пузырей.

Предмет исследования: свойства мыльных пузырей.

Методы исследования:

1. Изучение литературы по данной теме;
2. Опрос одноклассников.
3. Наблюдение за мыльными пузырями, полученными из разных растворов.
4. Проведение эксперимента.

Глава 1. Фантастические пузыри

1. Что такое мыльный пузырь.История его появления.

В Википедии о мыльном пузыре говорится: «Мыльный пузырь — тонкая многослойная плёнка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде сферы с переливчатой поверхностью. Мыльные пузыри обычно существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно. Их часто используют в своих играх дети [4].

Изинтернет-источников я узнал, что все началось с обычного мыла. Мыло было изобретено более 5000лет назад, но кто же на самом деле его изобрел, до сих пор ведутся споры- то ли египтяне, то ли варвары.

В глубокой древности люди случайно узнали о том, как можно сделать мыло. Раньше племена перед обрядами обмазывали свое тело жиром, а при языческих церемониях  еще и присыпали сверху пеплом. И скорее всего заметили, что когда сверху шел дождик, то их волосы, смазанные жиром и присыпанные пеплом, чудесным образом становились мягкими и блестящими.

Но точно известно, что уже в 17 веке дети знали, как надувать мыльные пузыри самыми простыми и подручными средствами. Подтверждением этому являются картины древних художников: ХендрикГолтзиус, «Quisevadet?» (16 век),  Жан ЭтьенЛиотар, "Дети, выдувающие мыльные пузыри",  | Луиджи Бекки, "Выдувание мыльных пузырей".

В 1886г британская кампания по производству мыла впервые в истории для рекламы  своей продукции использовала известное произведение искусства, а именно картину художника Джона Милле (Миллеса) "Мыльные пузыри".

вымыться с мылом, и все принялись тщательно намыливать и тереть друг другу спины. Только один старый трубачист отказался подчиниться, он никогда не мыл шею, и не собирался этого делать и сейчас. За ним пришли стражники и отвели в камеру. Они посадили трубачиста в ванну с водой и мылом, и пообещали, что если тот вымоется, его не казнят.

Но старик только повторял «никогда и не за что». Тогда он был оставлен один в камере, чтобы в последний раз выкурить трубку. Но вместо дыма вылетел мыльный пузырь! А потом еще и еще! Трубочист очень удивился. А пузыри вылетели из окна тюрьмы, они переливались на солнце и были очень красивыми. Их увидели жители. Они останавливались и смотрели с изумлением на это чудо. И вскоре у стен тюрьмы собралась толпа. В камеру пригласили профессора, который заявил, что пузыри получились в результате попадания мыла в трубку. Все позабыли о казни, и стали увлеченно надувать мыльные пузыри из своих трубок.   А когда старика,  ставшего почетным жителем королевства, с почестями везли из тюрьмы, он подумал «шею я так и не помыл».

Мыльные пузыри приобрели большую ценность. Например, мешок муки можно было купить всего за 13 мыльных пузырей. 

1.2.Почему мыльные пузыри идеально круглой формы?

Английский физик Бойс, завороженный мыльными пузырями, написал книгу, состоящую из 200 страниц «Мыльные пузыри. Их цвет и силы, придающие им форму». Он указал, что силы, придающие пузырям форму, присутствуют во всех жидкостях, они вездесущи. Свойство, придающее жидкости классическую форму, называется «поверхностное натяжение». Поверхностное натяжение – это «невидимая» оболочка воды и другой жидкости. Такая оболочка позволяет удерживать каплю на конце пипетки, когда же она становится большой, оболочка не выдерживает и лопается. Бойс отметил, что прочность оболочки у разных жидкостей различна. У спирта она меньше чем у воды, а у ртути, наоборот, прочнее.

Так почему же мыльный пузырь круглый? А все потому, что силы поверхностного натяжения стремятся придать ему самую компактную форму, а именно – форму шара. При шарообразной форме воздух внутри пузыря равномерно давит на все участки его внутренней стенки (до тех пор, пока пузырь не лопнет).
Однако Бойс еще отметил, что если применить к мыльному пузырю внешнюю силу, то он может получиться не только круглой формы (а, например, цилиндрической) [1; 6].

    1.3. Почему мыльные пузыри имеют радужную поверхность?

Пожалуй, самой привлекательной стороной мыльных пузырей являются переливы света на их поверхности. Даже когда надуваешь пузырь, уже заметно движение полос и разноцветных пятен на его поверхности.

Стенка мыльного пузыря очень тонкая. Ученые доказали, что она входит в состав немногих микроскопических объектов, которые можно увидеть невооруженным глазом. Её толщина в 5000р меньше толщины человеческого волоса. А чтобы разглядеть ее под микроскопом, понадобится увеличение в 40000 раз! Теоретически, мы просто не должны ее видеть, но ведь видим!

Происходит это благодаря таким оптическим явлениям, как преломление и отражение света. Стенки мыльного пузыря состоят из двух слоев мыла и одного слоя воды, расположенного между ними. Свет, проходя через мыльную пленку, отражается от верхней и нижней стенки и преломляется. Но так как состав каждой стенки разный, то отражается и преломляется он по-разному.

Известно, что свет имеет волновую природу. Как волны в озере, отталкиваясь от берега, накладываются друг на друга и создают картинку из волн, так и солнечные лучи при наложении создают разный цвет.

Если бы только это, мы бы видели всего лишь разноцветные переливающиеся пятна. Но ведь мы видим еще и отражения от противоположной стенки пузыря. Свет, заходя с нашей стороны, преломляется через стенку, потом еще раз преломляется от противоположной стенки и проходит обратный путь. А еще проходит через пузырь свет с противоположной стороны.

Играет роль и «жидкое» устройство мыльного пузыря. Молекулы жидкости постоянно в движении, они передвигаются вниз, меняя толщину, форму и способность преломлять и отражать свет.

Все вместе эти свойства и создают постоянно движущиеся цветные переливы.

Когда в следующий раз будете смотреть на мыльные пузыри, помните, что видите вы не сам пузырь, а красивейшие световые эффекты в нем. Сам пузырь невидим  [7].

Глава 2. Опытно – экспериментальная работа

2.1. Перед началом эспериментальной части я провел опрос одноклассников и получил такие ответы:

1. Нравится ли вам надувать мыльные пузыри?

2. Когда вы играете с мыльными пузырями?

3. Где вы берете раствор для мыльных пузырей?

4. Из чего вы бы приготовили раствор для мыльных пузырей?

9 учеников ответили, что из шампуня и воды, 5 – из жидкого мыла и воды, 2 – из средства для мытья посуды и воды, 2 не знают, из чего готовят мыльные растворы.

Вывод: большинство моих одноклассников любят надувать мыльные пузыри,  пускают их с помощью готовых растворов, купленных в магазине, чаще всего в любые дни.  Почти половина учащихся пробовала приготовить мыльный раствор в домашних условиях.

2. 2. Приготовление растворов для мыльных пузырей.

1. Этап 1. Секреты приготовления растворов  для мыльных                пузырей.

Из книг я узнал, что мыльные пузыри будут хорошо получаться, если:

• использовать прокипяченную воду или дистиллированнную;
• взять теплую воду,  так в ней лучше растворятся остальные компоненты;
• добавить глицерин или сахар, они увеличивают время жизни пузыря;
• добавлять в рецепт не обычное, а хозяйственное мыло
• в помещении будет прохладно, либо раствор должен быть охлажден [2];
• поверхность, из которой выдувают пузырь, должна быть шероховатой, что не позволит ему растекаться;
• всю красоту можно будет увидеть и оценить только при ярком освещении.

Этап 2.2.2 Этап 2. Подбор рецептов для мыльных пузырей

Для проведения эксперимента я отобрал в интернете 8 рецептов, составы некоторых быть может похожи, но тем не менее отличаются пропорциями.

Для приготовления рецептов нам понадобятся:

• Горячая вода
• Дистилированная вода
• Хозяйственное мыло
• Жидкое средство для мытья посуды
• Сахар
• Глицерин
• Детский шампунь
• Пищевой краситель
• Желатин
• 8 одноразовых стаканчиков

Рецепт 1.Настругать хозяйственное мыло в горячую кипяченую воду и размешать до полного растворения. Чтобы мыло растворилось быстрее, смесь можно подогреть на слабом огне, постоянно помешивая. Пропорции 1:10.

Рецепт 2.на 200 гр. средства для мытья посуды (но не для посудомоечных машин) необходимо взять 600 мл.воды и 100 мл. глицерина. Всё хорошенько размешать.

Рецепт №3.На 600 мл.горячей воды необходимо взять 300 мл. глицерина, 20 капель нашатырного спирта и 50 гр. любого жидкого моющего средства. Все ингредиенты перемешиваем и оставляем настояться на 2-3 дня. После этого раствор тщательно профильтровываем и ставим в холодильник на 12 часов.

Рецепт №4. Смешать стакан воды, стакан жидкости для мытья посуды, 1 ч.л. сахара и 2 ч.л. глицерина.

Рецепт №5.Полстакана детского шампуня смешать с 2 стаканами воды, 2 ч.л. сахара и небольшим количеством пищевого красителя.

Рецепт №6. 1/4 чашки жидкости для мытья посуды, 1/4 чашки глицерина (из аптеки), 3/4 чашки воды, 1 столовая ложка сахара.

Рецепт 7.Вода дистиллированная – до 1000 мл. Моющее средство Fairy (Spulmittel) 150 – 200 мл. Глицерин 25 – 50 мл. Сахар 1 столовая ложка. Желатин (Gelatine) – 1-2 чайных ложки раствора (3 гр. желатина растворяем в 50 мл воды на водяной бане. Дав немного остыть, добавляем в раствор. Начинаем  с 2–х чайных ложек.).

Рецепт 8.150 мл.воды комнатной температуры, 4 мл. глицерина, 50 мл жидкого мыла [8].

Пропорции почти всех рецептов были уменьшены в несколько раз, чтобы объем раствора поместился в пластиковый стаканчик.

2.2. 3. Этап 3. Меры безопасности при проведении экпериментальной работы:

1. Выполнять все работы нужно только под руководством взрослого.
2. Все приготовленные жидкости необходимо хранить отдельно от еды и в недоступном для маленьких детей месте.
3. Рекомендуется при изготовлении больших пузырей накрывать рабочую поверхность бумагой.
4. При попадании мыльной жидкости в рот промыть рот чистой водой.
5. При попадании в глаза промыть их большим количеством проточной воды.
6. Приготовленная мыльная жидкость для пузырей может храниться дольше одного дня, если ее перелить в емкость с плотно закрывающейся крышкой и хранить в недоступном для маленьких детей месте.

2.3. Проведение экспериментов.

На мой взгляд, были отобраны и проведены наиболее интересные следующие эксперименты:

1. в первый день, спустя несколько часов после приготовления рецептов

Эксперимент  №1. Количество получившихся пузырей из 10 попыток.

10 пузырей из 10 попыток у меня получилось выдуть из растворов № 6,7,8; 9 – из раствора №5, меньше всего получилось из раствора №1 (всего 5).

Эксперимент № 2. Самое большое количество пузырей, выдуваемых за раз.

10  пузырей за раз удалось выдуть из раствора №3, 7 – из раствора №5 (с красителем), 5 – из раствора №1, самое меньшее количество (3 пузыря)  получилось из растворов № 2,6,7.

Эксперимент №3. Самый маленький пузырь.

Диаметр самого маленького пузыря  составил 0,5 см., его я выдул из раствора №3.

Эксперимент №4. Самый большой пузырь.

Размер диаметра самого большого  составил 20 см. (раствор №2), второе место у пузыря диаметром в 15 см. из раствора №1.

Эксперимент №5. Время «жизни»  мыльного пузыря.

Пузырь –«долгожитель»  существовал  4 минуты 55 секунд (раствор № 7), второе место у пузыря из раствора №2 – 2 минуты 20 секунд, третье – у пузыря из раствора №5 – 2 минуты.

Эксперимент №6.Самый красивый пузырь (оценивались яркость и переливы по 5 –ти бальной шкале).

Очень радужные пузыри получились из раствора №6, я поставил ему 5+, 5 баллов также получили пузыри из раствора №2 и 3, а вот мыльные пузыри из первого раствора  были не очень яркими, не отличились и пузыри из раствора с пищевым красителем, оказывается, это никак не влияет на яркость их оболочки. Радужные кольца отчетливо проявлялись на пузырях из раствора №7.

Эксперимент №7. Мыльный пузырь вокруг  монетки.

Эксперимент не получился совсем из раствора №1, все остальные растворы с задачей справились.

Эксперимент №8. Несколько пузырей друг в друге.

Не получилось сделать «матрешку» из растворов №1,2,3, пузыри, надуваемые внутри, почему-то выталкивались из первого пузыря и присоединялись к нему с краю, лучшая фигура вышла из раствора №6 – получилось 4 пузыря друг в друге.

2. Через сутки после первых опытов я повторил эти же эксперименты:

Эксперимент  №1. Количество получившихся пузырей из 10 попыток.

10 пузырей из 10 попыток - из растворов также под № 6,7,8; а вот из раствора №1 больше одного пузыря уже выдуть не удалось.

 Эксперимент № 2. Самое большое количество пузырей, выдуваемых за раз.

Здесь следующие результаты:  больше пузырей  уже выдувается из растворов №2 - 8, №6 -7 пузырей, первое место по-прежнему у раствора №3 – 10 пузырей.

Эксперимент №3. Самый маленький пузырь.

Первое место поделили  растворы №3 и №6- о,5 см.

Эксперимент №4. Самый большой пузырь.

Первое место у раствора № 5- 25 см. в диаметре, второе – у раствора №2 (также 20 см), третье – у раствора №7, 18 см.

Эксперимент №5. Время «жизни»  мыльного пузыря.

Пузырь – «долгожитель»  существовал  уже целых 16 минут! Этот рекорд принадлежит раствору №6, в состав которого входят глицерин и сахар, видимо, они и придают ему особую прочность.4 минуты продержался пузырь  из раствора №7, 3минуты и 50 секунд – из раствора №2.

Эксперимент №6. Самый красивый пузырь (оценивались яркость и переливы по 5 – ти бальной шкале).

Результаты такие же, как и в первый день.

 Эксперимент №7. Мыльный пузырь вокруг  монетки.

Эксперимент по-прежнему не получился совсем из раствора №1.

Эксперимент №8. Несколько пузырей друг в друге.

4 кольца – из раствора №6, 8; по 3 – из растворов № 5,7.

По результатам эксперимента я сделал следующие выводы:

1. В состав всех  рецептов  для мыльных пузырей действительно входит вещество, имеющую мыльную основу – мыло, средство для мытья посуды, шампунь.
2. Качество большинства растворов повышается на 2-й день после их приготовления: увеличивается количество выдуваемых за раз шаров, их размеры и продолжительность «жизни».
3. В состав самых удачных рецептов входит глицерин, сахар и желатин, что придает пузырям «стойкость» (№ 2, 6,7).
4. В состав рецептов №2,3 и 6 входит средство для мытья посуды, пузыри из этих растворов получились очень красивыми и радужными.
5. Самый неудачный рецепт на мой взгляд – рецепт №1, в составе которого только мыло и вода. Пузыри получались нестойкими, быстро лопались, хотя были довольно крупными; эксперименты № 7,8 осуществить не получилось.  На второй день раствор загустел, от этого его качества только ухудшились.
6. Первое место присуждается раствору №6, он является победителем 4-х из 8 экспериментов; на втором месте раствор №2, 3 место поделили составы под №5 и7.
7. Хорошие составы  для мыльных пузырей приготовить совсем не сложно. И совсем не обязательно тратить на это много времени.

Результаты экспериментов отражены в таблицах №1 и №2.

Таблица №1. Результаты экспериментов в первый день приготовления растворов

Таблица №2. Результаты экспериментов во второй день

Заключение

Выбранная тема исследования меня не разочаровала и оказаласьочень интересной. Я узнал, чтомыльный пузырь – это тонкая пленка мыльной воды, которая формирует сферу с переливчатой поверхностью.

История не знает точного времени и места, когда и где люди научились их пускать, но уже в 16 -17 веке эта забава была одной из любимой у детворы.

Впервые серьезную работу по изучению свойств  мыльных пузырей проделал английский физик Ч. Бойс. Из его трудов мне теперь известно,что мыльный пузырь  на самом деле невидим, что силы поверхностного натяжения придают ему идеально круглую форму, а переливы цветов на поверхности являются результатом отражения и преломления световых волн, а также движения молекул воды, меняющих толщину, форму и способность менять цвет пузыря.

Проводить опыты с мыльными пузырями  познавательно!

Поставленная цель по проведению исследования различных  рецептов мыльных растворов и выявлению самых эффективных достигнута.

Верной оказалась моя гипотеза о том, чтов состав растворов для мыльных пузырей обязательно входит мыло или средство на его основе.

Но вот со вторым предположением: чем сложнее рецепт, тем лучше будут мыльные пузыри по размерам и устойчивости, я не совсем согласен. По результатам эксперимента победил раствор рецепта №6: 1/4 чашки жидкости для мытья посуды, 1/4 чашки глицерина (из аптеки), 3/4 чашки воды, 1 столовая ложка сахара.

Как мы видим, он довольно простой и не сложен в приготовлении. Дольше всего готовился раствор рецепта №3 (3 дня), тем не менее он не занял призового места. Довольно сложный рецепт №7 занял почетное 3 место.

Поэтому, если вам захочется попускать мыльные пузыри, то не обязательно идти в магазин, можно приготовить раствор дома и приступать к этому красивому занятию.

В заключении мне хочется сказать, что в моих дальнейших планах «заморозить» мыльные пузыри (для этого нужна очень холодная погода), а также проведение более сложных опытов и создание «гигантских» пузырей.

Список литературы и интернет - источников

1. Бойс Ч.

Мыльные пузыри. Издательство: Детиздат ,1936г.  Страниц: 127. Формат: DJVU Размер: 25.3 Mб Язык: русский Серия: Естественно-научная серия.

2. Рабиза Ф.В.

Простые опыты: Забавная физика для детей.- М.: Дет.лит.,2002.

3. Перельман Я.

"Занимательная физика". Книга 1.

Глава 5. Свойства жидкостей и газов.

4. https://ru.wikipedia.org/wiki
5. http://затей-ка.рф/istoriya-mylnyx-puzyrej/
6. http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/pochemu-puzyri-kruglye/#ixzz3RRiJ0drK
7. http://www.topauthor.ru/Pochemu_milnie_puziri_imeyut_radugnuyu_okrasku_4629.html
8. http://www.baby.ru/blogs/post/67636138-16573057/