气泡的形成是从小变大的。原理上,这是因为水的表面张力是在任意方向一致均匀的。水的这种抵抗,其实也是一种力,它叫做表面张力,也就是在一个东西的表面上存在的力。所以说,表面张力是一个东西受到压力以后,它的表面被撕扯或拉扯的时候出现的,表面张力使东西的表面不容易因为受压力而断裂或撕裂、让它的表面尽量保持固定。
为什么宇宙里大多数物质都是圆的?
我们冬至有吃汤圆的习惯,而做汤圆也是用双手互擦而成圆状。而宇宙中的星体基本都存在着几股力的作用,比如牵引力、吸引力、排斥力、摩擦力等欲擒故纵的模式在宇宙中按照自己的模式有规律地运行,相信刚开始或许不是圆状,但时间久了就慢慢变圆。其实如今的地球仍然没有完全圆,只能算扁圆形,但应该仍然在变圆,随着力的不断变化,或是太阳对地球吸引力、牵引力的变大或减少,太过分了地球或人类就会毁灭……。
睡觉的时候4岁女儿问我,为什么所有的泡泡都是圆的,怎么没有三角形的?我该怎么回答?
原理上,这是因为水的表面张力是在任意方向一致均匀的。当然,这句话小孩子不可能听懂。在图像上,气泡的形成是因为空气钻进了水滴里,把水滴撑大了。这句话小孩子可能听懂。听不懂的话,可以做进一步解释:空气是有压力的,可以把很重的东西顶起来。空气的压力不仅向下顶,也向上顶,向左和右顶,空气的压力是向四面八方的。
空气钻进了水滴里,空气的压力就会把水滴向四面八方顶,也就是向外撑,水滴就会被撑大。水滴被撑大以后,外面有一层水,里面全是空气。水滴被撑得越大,外面的水层就越薄,里面的空气就越大。这就形成了气泡,气泡的外面是薄薄的一层水,里面包着一团空气。因为空气的压力向四面八方是一样大的,所以空气把水滴撑大以后,各个方向撑得也一样大。
各个方向都一样大是什么形状呢?就是一个球形。接下来,孩子可能会问两个问题第一个问题:气泡里面的空气为什么会变大呢?为什么不是缩成小小的一团?——那还是因为空气压力,空气总想向外顶,水被空气撑开了,空出了空间,空气就会散开来占满空间。那空气和空间有什么关系?空间就是装任何东西的地方,可以装水,可以装空气,也可以装土,石头,人,和小兔子。
空气特殊的地方,就是它向四面八方都有压力,所以哪里有了空出来的空间,空气就会占满哪里。空气有个特点,同样多的空气,占的空间越小,压力越大,占的空间越大,压力越小。就好像人穿的衣服,衣服小,会觉得紧,衣服大的话,就觉得宽松了。第二个问题:空气把气泡撑大了,那会撑到多大?会不会撑破?——气泡外面的水层,原本只是个小水滴,它是被空气给撑大的。
但是水滴也有自己的力量,它不是任由空气给撑大。对空气向外顶的压力,水也会抵抗。水的这种抵抗,其实也是一种力,它叫做表面张力,也就是在一个东西的表面上存在的力。比如把手从水里往外拿,在最后离开水面的时候,会觉得手在水面处卡了一下,这就是因为水的表面张力。我们说的蜻蜓点水,或者用小石头打水漂,都是因为水有表面张力。
表面张力就好像是四个小朋友拿一张床单,一人拉着一个角,用力把床单绷直,这时候床单上就可以放东西了,比如能放一个枕头。用这种办法,工程师发明了悬索吊桥,靠着悬索的张力,吊桥可以支撑很重的东西,比如火车和大卡车。所以说,表面张力是一个东西受到压力以后,它的表面被撕扯或拉扯的时候出现的,表面张力使东西的表面不容易因为受压力而断裂或撕裂、让它的表面尽量保持固定。
那气泡外面的水层是怎么抵抗空气压力的呢?当水被空气往外顶的时候,水滴表面就会被拉扯,这就像是把橡皮圈向外撑一样。这时候水的表面张力就有用了,它会抵抗空气这种向外撑的力量,让水滴表面不被撑破。水的表面张力也有一个特点,就橡皮筋拉的太长就会断一样,水面被拉扯的太厉害,也会撕破。气泡的形成是从小变大的。一开始,气泡还小的时候,空气占的空间小,压力就大,比水的表面张力要大,水滴抵抗不了里面的空气向外顶的压力,就会被撑大。
水滴被撑大了,空气占的空间大了,压力就会变小,逐渐可能变得跟水的表面张力一样大,这时候,里面的空气和外面的水层,一个向外顶着,一个向里绷着,谁也推不过谁,形成了平衡,气泡就停止变大,大小就固定了。有的时候,水滴里进了太多的空气,哪怕气泡已经够大了,空气的压力仍然很大,还是比水的表面张力大,这样气泡就会一直变大,就好像橡皮筋拉得太长会断,气泡撑得太大也会撕破。
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