肥皂泡破裂时能量的去向_第1页
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1、 关于肥皂泡破裂能量损失关于肥皂泡破裂能量损失 去向的猜想去向的猜想0710256 王文化背景介绍：背景介绍：表面能表面能： 物质的表面具有表面张力，在恒温恒 压下可逆地增大表面积ds，需要做功*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，从而也降低了物体的表面能。物质的能量都有自动自动趋向降低，保持稳定趋向降低，保持稳定的特点。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

2、个内表面，一个外表面）。 水空界面的表面积为：=8*， 而肥皂水的体积只有：=4*e.式中e和分别表示气泡的厚度和半径。 气泡通常为厘米级厘米级大小，而其彩虹般的外表说明肥皂泡的厚度只为可见光波长可见光波长级。事实上，e的典型值为一微米一微米。 一个肥皂泡的表面积对体积的比值称为比面系数，可写成： =/=2/e 约为1016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： =3/。 两比面系数比值为： =2/3e，数量级为10，000。 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，

3、由体积守恒给出：半径r=（/e）2/3。 表面能之比为： er/er=（8*）/（4r*r）（/e）2/3。 这个比值的数量级为106。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。 8*=m*v*v/2。 解得：v=（2/*e）1/2。 对于e=1m有有v=10m/s，速度相当大。大胆猜想大胆猜想: 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。 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。 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。 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

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