肥皂泡破裂时能量的去向

• σ=3/Ｒ。
• 两比面系数比值为：
• ＆=2Ｒ/3e，数量级为10，000。
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• 内空气泡的比面系数同全满液滴的表面系数 相比大了4个数量级。这说明气泡是个表面问 题，实质是个表面能问题。
• 如果气泡破裂缩成一个液滴，由体积守恒给 出：半径r=（Ｒ/e）^2/3。
• 表面能之比为： • ER/Er=（8πＲ*Ｒ）/（4πr*r）≈（Ｒ/e）
^2/3。 • 这个比值的数量级为10^6。我们可以近似地
认为，肥皂泡破裂时相当于膜将表面能全部 转化为（环状隆起的）动能。
• 8πＲ*Ｒ*γ=M*v*v/2。 • 解得：v=（2γ/ρ*e）ˆ1/2。 • 对于e=1μm有v=10m/s，速度相当大。
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大胆猜想:
• 肥皂泡破裂时表面能的绝大部分转化为动能， 使得水滴获得很大的速度。
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• 气泡通常为厘米级大小，而其彩虹般的 外表说明肥皂泡的厚度只为可见光波长 级。事实上，e的典型值为一微米。
• 一个肥皂泡的表面积对体积的比值σ称为 比面系数，可写成：
• σ=Σ/Ω=2/e
• 约为10^16每米，这个值相当大。为了说 明这一点，我们把它同具有同样半径的 球形液滴相比较：
降低了物体的表面能。物质的能量都有自动 趋向降低，保持稳定的特点。
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简单分析:
• 每一个肥皂泡只是一个薄薄的水壳，里 面是空气，同它所含的水量相比，这是 一个相当大的表面（实际是两个表面： 一个内表面，一个外表面）。
• 水—空界面的表面积为：∑=8πＲ*Ｒ，
• 而肥皂水的体积只有：Ω=4πＲ*Ｒ*e.式 中e和Ｒ分别表示气泡的厚度和半径。
• 另外，由于水的比热很大，水蒸发时还会带走
相当一部分热量，我们猜想这部分能量也来自
于表面能。
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• 虽然至今还没有具体的实验证明这一猜想， 但是我希望能为这一问题的解决作出努力.
• 在我们生活的地球上，70%的地方被水覆盖 着，水资源的丰富对于应对即将来临的世界 能源危机十分重要。所以关于水的科学研究 和探索关乎人类的生存和发展，应该是当务 之急，每个人都应该为之作出贡献！
关于肥皂泡破裂能量损失 去向的猜想
0710256 王文化
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背景介绍：
表面能：
物质的表面具有表面张力σ，在恒温恒 压下 可逆地增大表面积ds，需要做功σ*da，所需的 功等于物质自由能的增加，称之为表面自由能 或表面能。单位面积的表面能的数值和表面张 力相同，但两者物理意义不同。
例：东西放的时间长了，会发现有灰尘附着， 因为灰尘的附着降低了物体的表面积，从而也
• 由于每个肥皂泡的表面积相对与它的质量非常 大，即：肥皂泡中水分子是相当分散的均匀分 布于整个环状结构上。由于受到重力，大气压 力和水分蒸发的缘故，肥皂泡会破裂，当肥皂 泡破裂时，分布于整个环状结构上的水分子最 终会聚成水滴。当水滴中分子间距比肥皂泡中 分子间距大很多时，聚集时克服的分子间作用 力所做的功就不能忽略了。而所需要的这部分 力很可能就来自于表面能。
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