如何讓泡泡久而不落？

河北省隆化縣教師發展中心 榮鳳賢

在抗擊新冠疫情的特殊時期，大家都居家隔離，因此孩子們變著法兒地玩耍。一次，小侄子在家里自制了一些泡泡水，在室內玩吹泡泡。可是，泡泡是吹出來了，但總是忙著落地，不像在室外吹出來的泡泡在空中長時間飛舞。小侄子覺得玩得不夠爽快。于是，我帶著小侄子一起探尋使泡泡長久不落地的改進方法。

【提出問題】如何使吹出來的泡泡在空中久而不落？

【問題分析】泡泡在空氣中受到重力和浮力作用，當泡泡受到的浮力不小于重力時，泡泡就不會下落。而增大泡泡浮力的方法是增大泡泡所處環境中氣體的密度，或者是增大泡泡的體積。

【實驗方案一】可以通過將空氣改為二氧化碳的方法，增大泡泡所處環境中氣體的密度，從而增大泡泡所受的浮力。

【實驗用品】一個大燒杯、一支塑料吸管、自制泡泡液、食醋一瓶、純堿若干、家用羹匙一個。

【進行實驗】步驟1：用塑料吸管蘸取自制的吹泡泡液，在大燒杯口處吹泡泡，吹出來的泡泡立即落入燒杯中。

步驟2：向上述大燒杯里放入一定量的純堿，并倒入適量清水溶解，之后沿燒杯內壁傾倒食醋，燒杯內立即產生大量氣泡。再用塑料吸管蘸取自制的吹泡泡液，在燒杯口處吹泡泡，這時吹出來的泡泡在燒杯口久而不落（如圖1）。

圖1

【現象解釋】吹出來的泡泡在空氣中受到重力和浮力作用。步驟1吹出來的泡泡由于帶有少量泡泡液而使其所受重力大于浮力，于是泡泡下沉。步驟2在燒杯里加入了純堿和食醋，純堿的化學成分是碳酸鈉，食醋中含有醋酸，碳酸鈉與醋酸發生化學反應產生二氧化碳，反應的化學方程式為：Na2CO3+2CH3COOH2CH3COONa+H2O+CO2↑。于是燒杯里充滿了二氧化碳，而標準狀況下二氧化碳的密度是1.977 g/L，空氣的密度是1.293 g/L。根據阿基米德定律，浮力產生的大小等于氣體的密度與泡泡的體積和重力常數g的乘積。步驟1中泡泡受到的浮力是在空氣中產生的，而步驟2中泡泡受到的浮力是在二氧化碳氣體中產生的，后者浮力大于重力，因此吹出來的泡泡在燒杯口久而不落。

【實驗方案二】通過升高溫度的方法，增大泡泡的體積，從而增大泡泡所受的浮力。

【實驗用品】一個大燒杯、一支塑料吸管、自制泡泡液、80 ℃以上的熱水一壺。

【進行實驗】步驟1：用塑料吸管蘸取自制的吹泡泡液，在大燒杯口處吹泡泡，吹出來的泡泡立即落入燒杯中。

步驟2：向上述大燒杯里放入一定量的熱水，用塑料吸管蘸取自制的吹泡泡液，在燒杯口處吹泡泡，這時吹出來的泡泡在燒杯口久而不落（如圖2）。

圖2

【現象解釋】吹出來的泡泡在空氣中受到重力和浮力作用。步驟1吹出來的泡泡由于帶有少量泡泡液而使其所受重力大于浮力，于是泡泡下沉。步驟2由于在燒杯里加入了熱水，使得燒杯上方的空氣溫度升高，吹出來的泡泡體積變大，從而受到的浮力增大，浮力大于重力，因此在燒杯口久而不落。