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关于肥皂泡破裂能量损失去向的猜想

0710256王文化整理课件背景介绍：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。整理课件简单分析: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。整理课件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：σ=3/Ｒ。两比面系数比值为：＆=2Ｒ/3e，数量级为10，000。整理课件

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。整理课件大胆猜想: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。整理课件

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

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