Bulle de savon

La bulle de Savon

Une bulle de savon est une très fine pellicule d'eau de savon qui se forme d'une sphère avec une surface irisée. Les bulles de savon durent généralement que quelques instants avant l'éclatement, soit de leur propre chef ou sur contact avec un autre objet. Elles sont souvent utilisées pour les enfants de jouir, mais leur utilisation dans des spectacles artistiques montre qu'elles peuvent aussi être fascinant pour les adultes. Les bulles de savon peut aider à résoudre des problèmes mathématiques complexes de l'espace, car ils trouvent toujours la plus petite surface entre des points ou des bords, par exemple.

Physique & bulle de savon

Les bulles de savon, Jean-Baptiste Siméon Chardin, à la mi-18e siècle.
Une bulle de savon ne peut exister parce que la couche de surface d'un liquide (généralement l'eau) a une certaine tension de surface, ce qui provoque la couche se comporter un peu comme un élastique fiche. Toutefois, une bulle avec un liquide pur à lui seul n'est pas stable et d'un surfactant dissous, tels que le savon est nécessaire pour stabiliser une bulle. Une idée fausse est que le savon de l'eau augmente la tension de surface, le savon ne fait au contraire, il diminue à environ un tiers de la tension de surface de l'eau pure. Soap ne renforce pas les bulles, il se stabilise entre eux, par le biais d'une action connue sous le nom de l'effet Marangoni. Comme le film de savon s'étend, la surface de concentration de savon diminue, ce qui à son tour, provoque l'augmentation de la tension de surface. Ainsi, le savon sélective renforce le maillon le plus faible de la bulle et tend à les empêcher d'étirer davantage. En outre, le savon, afin de réduire l'évaporation, les bulles plus longtemps, même si cet effet est relativement faible.

La forme sphérique est aussi causée par la tension de surface. La tension causes de la bulle pour former une sphère, comme une sphère a la plus petite surface possible pour un volume donné. Cette forme peut être visiblement déformé par les courants d'air. Toutefois, si une bulle est laissée à sombrer dans l'air calme, il reste plutôt sphérique, plus encore, par exemple, que la représentation typique de la bande dessinée une goutte de pluie. Quand un organe d'amortissement a atteint sa vitesse de terminal, la force de traînée agissant sur celui-ci est égal à son poids. Comme une bulle de poids est beaucoup plus petite par rapport à sa taille d'une goutte de pluie, de sa forme est beaucoup moins déformée. (La surface de tension adverse de la distorsion est similaire dans les deux cas: Le savon réduit la tension superficielle de l'eau à environ un tiers, mais il est doublé depuis le film a une intérieure et une surface extérieure.)

Gel et bulle de savon

Les bulles de savon soufflées dans l'air qui est en dessous d'une température de -15 ° C (5 ° F) se fige quand ils touchent une surface. L'air intérieur se diffuse progressivement à, provoquant la déformation de la bulle sous son propre poids.
À des températures inférieures à -25 ° C (-13 ° F), les bulles se fige dans l'air et de mai lors de l'éclatement de frapper le sol. Quand une bulle est soufflé à l'air chaud, la bulle se fige à une sphère presque parfait au début, mais quand l'air chaud se refroidit, et une réduction de volume se produit, il y aura un effondrement partiel de la bulle. Une bulle, créée avec succès à cette basse température, sera toujours assez petit, il va geler rapidement et se briser si l'augmentation de plus loin.

Fusion de bulles de savon

Les bulles de savon peut facilement fusionner. Golden Gate Bridge est reflétée dans la bulle.
Lorsque deux bulles fusionnent, les mêmes principes de la physique s'appliquent, et les bulles d'adopter la forme de la plus petite surface possible. Leur mur renflement dans la plus grande bulle, comme les petites bulles ont une plus grande pression interne (également connu sous le nom de Ostwald ripening qui est causé par les différences de pression dans des bulles de différents rayons, comme prévu par l'équation de Young-Laplace). Si les bulles sont de taille égale, le mur sera plat.
À un moment où trois ou plusieurs bulles se rencontrent, ils se genre de façon à ce que seulement trois des murs de répondre à bulles le long d'une ligne. Depuis la tension de surface est la même dans chacun de ces trois surfaces, les trois angles entre eux doit être égale à 120 °. C'est le choix le plus efficace, encore une fois, qui est aussi la raison pour laquelle les cellules d'une ruche ont le même angle de 120 ° et la forme d'hexagones. Seuls quatre murs de bulles peut se réunir à un point, avec les lignes où les triplets de bulle séparés par des murs de répondre cos-1 (-1 / 3) ≈ 109,47 °.

Bulles de savon & Interférences, réflexion

Différents schémas de bulles de savon.
Les couleurs de l'irisation des bulles de savon sont causés par des interférences des ondes lumineuses et sont déterminés par l'épaisseur du film. Ce phénomène n'est pas le même que l'origine de l'arc-en-ciel de couleurs, mais sont les mêmes que l'origine du phénomène de couleurs dans une nappe d'huile sur une route humide.

Comme la lumière des répercussions sur le film

1. certaines d'entre elles se réfléchit sur la surface extérieure
2. certaines d'entre elles entre dans le film et réapparaît après avoir réfléchi au large de la deuxième surface
3. certaines d'entre elles entre dans le film et réapparaît après rebondir et-vient entre les deux surfaces, une fois
4. certaines d'entre elles entre dans le film et réapparaît après rebondir et-vient entre les deux surfaces de deux fois
5. certaines d'entre elles entre dans le film et réapparaît après rebondir et-vient entre les deux surfaces de chaque nombre de fois que vous pouvez penser.

C'est vraiment difficile comme certains mathématiques appelée série infinie. La réflexion totale observée est déterminée par l'intervention de toutes ces réflexions. Puisque chaque traversée du film provoque un décalage de phase proportionnelle à l'épaisseur du film et inversement proportionnelle à la longueur d'onde, le résultat de l'intervention dépend de ces deux quantités. Ainsi, à une certaine épaisseur, l'ingérence est constructif pour certaines longueurs d'onde et destructrices pour les autres, afin que la lumière blanche empiéter sur le film se retrouve avec une teinte que les changements d'épaisseur.

Mathematiques & bulles de savon

Les bulles de savon sont également des illustrations de la physique mathématique complexe problème de surface minimale. Bien qu'il ait connu depuis 1884 une bulle de savon est sphérique de la zone de façon moins d'enfermer un volume d'air (un théorème de HA Schwarz), il n'a pas été, jusqu'à 2000, il a été prouvé que les deux bulles de savon fusionné fournir le meilleur façon de donner ci-joint deux volumes de l'air de taille différente avec le moins de surface. Cela a été inventé le double bulle theorem.
Beaucoup de bulles dans un emballage de mousse ont beaucoup plus de formes compliquées. Voir Weaire Phelan-structure pour une discussion de ce montant (appelé le problème de Kelvin), et les lois du Plateau pour un examen de la structure des films.

Bulles de savon colorées

Ajout de couleur aux bulles de couleur à des mélanges de colorants ne parvient pas à produire des bulles de couleur, parce que la teinture à l'attache à la molécules d'eau plutôt que l'agent de surface. Par conséquent, une bulle de couleur avec la teinture des formes relevant d'un point à la base. Dye chimiste Dr. Ram Sabnis lactone a développé un colorant qui colle aux agents de surface, permettant à des bulles de couleurs vives pour être formé. Cristal violet lactone est un exemple.