科学奇观---表面张力幻觉（小实验、大科学）-

科学奇观---表面张力幻觉

姜联合编写编译

水的表面张力的应用生活中常见：叶片上的独立的水珠；植物会吸收流入土壤空隙中的水；生活中用热水洗衣服、刷盘子等。洗涤剂降低表面张力降低了水的表面张力，用它居然可以做个快艇、吓跑胡椒。感受表面张力幻觉吧。

目的：

加深对水分子和表面张力的理解
演示表面张力的原理和洗涤剂的效果

背景知识：

表面张力是使液体表面呈现塑料薄膜状的性质，液体分子间的粘力是造成该现象的原因。水的表面张力我们可以从生活中的一些例子看到，比如叶片上的水珠，一些昆虫会伤眼“水上漂”。表面张力使水流入土壤空隙中并将水分导入植物。

表面张力是液体分子间由于各种作用力而相互吸引的结果。水表面的分子并没有被完全包裹，因此同在表面的分子水平方向上的粘性更强，形成了一层膜，与下层的水比起来，更不易被其它物体侵入。可以看到，在水表面以下，分子周围有来自各个方向的粘力，有相互抵消的作用，但在水表面的分子，上方不再有相邻的分子，没有那么多的抵消作用，因此对水平相邻分子的粘力更强。

表面张力会因为水温升高和加入洗涤剂而减小。洗涤剂减小水表面张力的过程是这样的：肥皂或洗涤剂分子由长长的碳链加上氢原子组成，碳链的一端是亲水基团，另一端是疏水基团。肥皂分子借助疏水基团寻找到表面并挤到水分子表面之间，将疏水基团的那一端推到水外面，把水分子隔离开来。

实验的第一部分我们加入洗涤剂减小水的表面张力，使得沿着水表面边缘的运动更容易发生。第二部分，我们将观察仅仅一小滴洗涤剂如何对水的表面张力产生巨大的影响。

实验材料：

·一个大碗

·约5ml的洗涤剂

·水

·面包标签

·胡椒粉

实验步骤：

第一部分快艇

向大碗里倒入半碗水。
将面包标签放到水里，往标签的小孔中加入一小滴洗涤剂。观察结果。

第二部分吓跑胡椒

冲洗大碗，把洗涤剂冲洗得一点不剩
再次倒半碗水
往碗里洒入一些胡椒粉
把手指伸进碗里的水，观察现象。
往手指上倒一滴洗涤剂，再次把手指伸入碗中，观察现象。

思考问题：

加入洗涤剂之后，面包标签发生了什么变化？面包标签在水里跑了起来。

2.你能解释这个现象吗？洗涤剂降低了水的表面张力，标签就能更自由地在表面运动了。

第二部分中，当你把手指神入胡椒粉水之后，发生了什么？没什么变化。
当你的手蘸了洗涤剂之后再伸入胡椒粉水之后，发生了什么？胡椒粉散开了。
你能解释为什么洗涤剂能降低水的表面张力吗？肥皂分子是由一端带有疏水基另一端带有亲水基的长链组成的，当疏水基努力远离水分子时，会将头伸出水的表面。这使得原本紧密的水分子网络不得不被分隔开来，从而降低了表面张力。

燃料燃烧的实际应用

黄疸病的临床检验：正常尿液的表面张力大约66dynes/cm（一种测量表面张力的标准，25°C下水的表面张力是72dynes/cm），但尿液里如果存在胆汁（黄疸病的症状之一），表面张力则下降到约55dynes/cm。做该检验时，在尿液表面撒上一些硫，如果硫漂浮在表面结果呈阴性，反之，若硫在尿液中下沉，结果是阳性。

热水洗涤：为什么我们洗衣服或者刷盘子时用热水效果更好呢？是因为水温升高后的表面张力会减低，热水成为更好的润湿剂。同样，洗涤剂也会降低水的表面张力。