Исследовательская работа по теме "Загадка мыльных пузырей"

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 5»

Научно-практическая конференция «Первоцвет»

Номинация

«Лучшая исследовательская работа»

Загадка мыльных пузырей

Выполнила:

ученица 2 «В» класса

Калашникова Валерия

Руководитель:

Полтавец Ирина Васильевна

г.Арсеньев

2016 год

Оглавление

1. Введение 3

2. Что такое мыльный пузырь и кто его придумал. 4

2.1. Почему мыльный пузырь круглый. 6

2.2. Почему мыльный пузырь рано или поздно лопается. 7

3. Практическая часть 8

3.1 Этап подготовительный.. 8

3.2 Приготовление 7 мыльных растворов. 9

3.3.Тестируем составы мыльных пузырей. 9

3.4 Анализ опроса учащихся школы 10

4. Заключение 12

5. Список информационных источников 13

6. Приложение 14

1. Введение

Летящие по воздуху переливающиеся всеми цветами радуги прозрачные шары. Что это? Ну, конечно, каждый знает ответ - мыльные пузыри. Каждый из нас пускал мыльные пузыри. Эта забава известна с давних времён и привлекает как детей, так и взрослых. Например, при раскопках известного города Помпеи были найдены фрески с изображением детей, выдувающих мыльные пузыри. Не менее популярна эта забава и в наши дни высоких технологий.

Раствор для мыльных пузырей можно купить в магазине или приготовить самостоятельно.

Так как же они появляются и что же это такое – «мыльный пузырь»? Можно ли дома самому приготовить состав для мыльных пузырей и что для этого нужно? Из каких растворов можно получить самые большие и прочные мыльные пузыри?

Таким образом, цель исследования - изучить теоретический материал по теме «Мыльные пузыри». Провести исследования рецептов мыльных пузырей, выявить наиболее эффективные из них. Мы поставили задачи:

1. Проанализировать научную литературу по изучаемой теме.

2. Выяснить мнение одноклассников.

3. Собрать рецепты приготовления растворов для мыльных пузырей.

4. Исследовать свойства мыльных пузырей, полученных из разных растворов, а так же с использованием разных моющих средств.

5. Сделать выводы по теме нашего исследования.

Гипотезы:

1. Предположим, что мыльные пузыри образуются из мыльного раствора.

2. Размеры и устойчивость мыльных пузырей зависит от состава жидкости для мыльных пузырей.

2. Что такое мыльный пузырь и кто его придумал.

Из Викопедии мыльный пузырь – это тонкая многослойная плёнка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде сферы с переливчатой поверхностью. Мыльные пузыри обычно существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно. Их часто используют в своих играх дети.

В сети Интернет я узнала историю появления мыльных пузырей. Она связана с человеком по имени Пумпатус, который из-за своего страха сам того не подозревая придумал способ выдувания мыльных пузырей.

Когда-то люди жили вовсе без мыла, и вот наконец мыло изобрели. В этот день все тёрли друг другу спины и обливались тёплой водой. Но попробуй не обливайся, если король, ничуть не шутя, приказал всем вымыться мылом под страхом смертной казни. И все в этот день намылили мочалки. Только один старый сапожник по имени Пумпатус сидел, спрятавшись, в своей сапожной будке.

Больше всего на свете Пумпатус не любил мыть шею. Ему удалось прожить целую жизнь, обойдясь без этого. "И вот - теперь уже никуда не денешься", - думал Пумпатус и грустно покуривал свою трубку, За окном послышались шаги, и Пумпатус знал, кто это. Два огромных стражника взяли Пумпатуса подмышки и через пять минут уже подвели его к городской тюрьме.

В комнате, где заперли Пумпатуса, была ванна с мыльной пеной и много полотенец. "Согласен?" - спросили два огромных стражника. "Ни за что, - отвечал Пумпатус. - Ни за что". И его оставили, чтобы он последний раз перед смертной казнью выкурил свою трубку.

Пумпатус затянулся и вдруг увидел, что из трубки вылетел прекрасный прозрачный шар. Шар вылетел в окно и засиял на солнце: в нём прыгали маленькие радуги. За шаром вылетел второй... Пумпатус во все глаза глядел на это чудо. Прохожие внизу тоже задрали головы. Вскоре собралась толпа, и начался переполох. О том, что Пумпатуса должны были казнить, все, конечно, и думать забыли. Профессор, которого пригласили во всём разобраться, осмотрел трубку Пумпатуса. "В трубку попала мыльная пена. Вот в чём дело", - объявил профессор толпе под окном.

В этот день никто в городе уже не курил трубок. Все наполнили трубки мыльной пеной и пускали пузыри. Всё небо было разноцветным от мыльных пузырей.

Дамам стали дарить букеты из мыльных пузырей. Правда, такие букеты лопались, но зато вместо них приходилось сразу дарить новые. И дамы были счастливы. Ведь гораздо приятнее получить в подарок множество букетов вместо одного!

Мужчины носили шляпы из мыльных пузырей. Эти шляпы можно было не снимать, входя в дом: войдёшь, а от твоей шляпы уже ничего не осталось.

В комнатах и залах, в театрах и во дворцах рядом с настоящими лампами вешали лампы из мыльных пузырей. Правда, такие лампы быстро разлетались по воздуху, но зато мыльные пузыри отражали свет от настоящих ламп, и становилось в тысячу раз светлее.

На рынке три арбуза стоили 13 мыльных пузырей, а мешок муки - 24 мыльных пузыря.

С тех пор мыльные пузыри перестали так цениться. Но всё равно, уже столько веков подряд никому не бывает скучно, если в руках у него есть трубочка и чашка с мыльной пеной. А знаете ли вы, о чём думал человек, подаривший миру это чудесное изобретение, о чём думал, хитро посмеиваясь, Пумпатус, когда ехал из тюрьмы домой в золотой карете и все махали ему вслед руками? "А шею я так и не вымыл! - думал он. - Так и не вымыл!"

Но тому, кто придумал пускать мыльные пузыри, можно простить любые недостатки…

2.1. Почему мыльный пузырь круглый.

Все мы восхищаемся пузырями, особенно мыльными — их идеально круглой формой и переливающейся разными красками поверхностью.

Английский физик Бойс был так заинтригован мыльными пузырями, что написал 200 -страничную книгу: «Мыльные пузыри. Их цвет и силы, придающие им форму».

Так все же почему мыльный пузырь круглый? Пленка пузыря состоит из тонкого слоя воды, заключенного между двумя слоями молекул, чаще всего мыла. Эти слои содержат в себе молекулы, одна часть которых является гидрофильной, а другая гидрофобной. Гидрофильная часть привлекается тонким слоем воды, в то время как гидрофобная, наоборот, выталкивается. В результате образуются слои, защищающие воду от быстрого испарения, а также уменьшающие поверхностное натяжение.

Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости (в данном случае воды) имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности похожим на поведение чего-нибудь эластичного. Однако, пузырь, сделанный только из воды, нестабилен и быстро лопается. Для того, чтобы стабилизировать его состояние, в воде растворяют какие-нибудь поверхностно-активные вещества, например, мыло. Распространенное заблуждение состоит в том, что мыло увеличивает поверхностное натяжение воды. На самом деле, оно делает как раз обратное, уменьшает поверхностное натяжение примерно до трети от поверхностного натяжения чистой воды. Когда мыльная пленка растягивается, концентрация мыльных молекул на поверхности уменьшается, увеличивая при этом поверхностное натяжение. Таким образом, мыло избирательно усиливает слабые участки пузыря, не давая им растягиваться дальше. В дополнение к этому, мыло предохраняет воду от испарения, тем самым делая время жизни пузыря еще больше.

Сферическая форма пузыря также получается за счет поверхностного натяжения. Силы натяжения формируют сферу потому, что сфера имеет наименьшую площадь поверхности при данном объеме. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и, тем самым, самим процессом надувания пузыря. Однако, если оставить пузырь плавать в спокойном воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.

2.2. Почему мыльный пузырь рано или поздно лопается.

Я думаю, что каждый из вас задумывался над этим вопросом. Вот мыльный пузырь еще есть, а вот он просто испарился в воздухе. Но знаете ли вы, что действие это направленное, а не хаотичное?

Ученые подсчитали, что лопается мыльный пузырь за одну тысячную долю секунды, потому для того, чтоб увидеть это чудо им понадобилась камера способная снимать до 5000 кадров в секунду. Фотографу из Великобритании Ричарду Хиксу удалось получить очень красивые снимки этого процесса.

Помощницей Хикса стала его жена Сара. Именно она выдула и затем лопнула этот замечательный пузырь.

На замедленной пленке было видно, что как только целостность мыльного пузыря нарушалась, его оболочка постепенно начинала разрушаться с места повреждения и далее по всей окружности. В подтверждение своих опытов ученые предоставили фото и видео, где четко виден процесс лопания мыльного пузыря. Результат в Приложение 1.

Следует отметить еще, что обычные представления о недолговечности мыльных пузырей не вполне правильны: при надлежащем обращении удается сохранить мыльный пузырь в продолжение нескольких месяцев. Существовавший долгое время миф о недолговечности жизни мыльного пузыря, впервые опроверг английский исследователь Джеймс Дьюар. Он проводил опыты по консервации мыльного пузыря в изобретенном им сосуде с двойными стенками и добился времени хранения более месяца. Позже это изобретение легло в основу колб для термосов, емкостей для перевозки жидких газов и многих других полезных приспособлений.

Английский физик Дьюар (прославившийся своими работами по сжижению воздуха) хранил мыльные пузыри в особых бутылках, хорошо защищенных от пыли, высыхания и сотрясения воздуха; при таких условиях ему удалось сохранять некоторые пузыри месяц и более. Лоренсу в Америке удавалось годами сохранять мыльные пузыри под стеклянным колпаком.

1. Практическая часть

3.1 Этап подготовительный.

Для данного эксперимента понадобились следующие вещества:

- Дистиллированная вода

- Жидкость для мытья посуды

- Детский шампунь

- Гель для душа

- Стиральный порошок

- Детское и хозяйственное мыло

- Глицерин

- Нашатырный спирт

- Пищевой краситель

- желатин

- Сахар

- Чайник (кипяток)

(Приложение №3)

А также:

- Стаканчики

- Всевозможные мерные ёмкости

- Трубочка для выдувания

(Приложение №4)

3.2 Приготовление 7 мыльных растворов.

В Интернете, можно найти много рецептов мыльных пузырей, но какой из них лучше, понять очень сложно, что ж постараюсь самостоятельно исследовать 7 составов.

Состав №1:100 гр. любого средства для мытья посуды,300 мл воды, 50 мл глицерина.

Состав №2: 600 г горячей дистиллированной воды, 300 г глицерина, 200 г моющего средства в порошке, 20 капель нашатырного спирта.

Состав №3: 50 мл обычного геля для душа, 50 мл воды, 1/2 чайной ложки сахара.

Состав №4: 4 столовых ложки мыльной стружки, 400 г горячей воды(лучше сделать это на огне). Дать постоять, добавить 2 чайной ложки сахара.

Состав5: 40 мл детского шампуня без слез, 60 мл воды, 2 чайных ложки сахара, 1 капля пищевого красителя.

Состав 6: 1/4 чашки жидкости для мытья посуды, 1/4 чашки глицерина (из аптеки), 3/4 чашки воды, 1 столовая ложка сахара и желатина.

Состав 7: 2 части мыла, 4 части глицерина и 1 часть сиропа (сахар и желатин), разведённые в 8 частях воды.

Составы семи рецептов мыльных пузырей полностью соблюдены, но при этом предварительно уменьшены их пропорции, согласно емкости стакана 300 мл.

1. Тестируем составы мыльных пузырей.

Мы решили протестировать 7 составов мыльных пузырей по следующим показателям: время жизни мыльного пузыря, размеры, количество полученных больших и маленьких пузырей из десяти выдутых.

Таблица тестирования составов мыльных пузырей (Приложени № 2).

Согласно, экспериментам, победа присуждается мыльному составу № 7, а также практически делит с ним первое место раствор № 5,третье место занял раствор № 6.

Все остальные составы показали не самые лучшие результаты.

3.4 Анализ опроса одноклассников

В начале своего исследования я провела анкетирование среди учащихся нашей школы, в котором приняли участие 45 человек из них мальчиков 22 и девочек 23. Хочу поделиться результатом (Приложение 5). На вопрос нравится ли тебе пускать мыльные пузыри 13% ответили – нет, а 87% ребят ответили – да. Поднимают ли тебе настроение мыльные пузыри – 39% ответили - нет, а 61% - да. Какой раствор ты используешь для выдувания мыльных пузырей? На этот вопрос ребята ответили так: делаю сам – 16%, покупаю – 33%, используют оба варианта – 51%.

Как видно из результатов опроса мыльные пузыри - любимая забава для моих одноклассников, которая поднимает им настроение. Пузыри парят в воздухе, переливаясь всеми радужными красками, и всегда вызывают улыбку.

Маленькую баночку с мыльными пузырями, легко можно купить в магазине, что некоторые и делают. Однако, она быстро заканчивается, а еще зачастую в них бывает не слишком хороший состав, и ожидаемый фейерверк мыльных пузырей, ограничивается лишь десятком маленьких пузырьков.

Некоторые ребята самостоятельно разводят состав. В качестве ингредиентов для раствора они указали следующее:

• вода

• шампунь

• мыло

• моющие средства

Я и сама, ни раз, задумывалась о том, чтобы сделать раствор для мыльных пузырей самостоятельно. А еще лучше, чтобы из такого раствора получались мыльные пузыри больших размеров. Поэтому я решила провести несколько экспериментов и узнать, из чего лучше всего получаются большие мыльные пузыри.

4. Заключение

Гипотеза образования мыльных пузырей из мыльного раствора оказалась верной: в состав мыльных пузырей действительно входит мыло и моющие средства. Но в дополнение к этим главным веществам нужно еще добавить несколько составляющих, главными из которых являются вода, глицерин, немного сахара, желатина, пищевого красителя.

Вода для раствора должна быть мягкая или, еще лучше, дистиллированная. Тяжёлая вода из-за минерального содержания будет причиной хрупких пузырей, которые не будут жить долго.

Какое моющее средство применить? На собственном опыте убедились, что лучшее, что может быть — это хозяйственное и детское мыло. Для пузырей ¬ долгожителей рекомендуется добавление в получившийся раствор чистый глицерин, который можно приобрести в аптеке по приемлемой цене. Так же действует и водный раствор сахара с желатином, который всегда можно найти на любой кухне.

Вообще-то, для пузырей подойдёт любая моющая жидкость, но самый лучший результат будет получен с использованием описанных ингредиентов.

Получение мыльного раствора для пускания мыльных пузырей в домашних условиях – вполне осуществимое и интереснейшее занятие.

Выдувая мыльные пузыри, поднимается настроение, забываются все проблемы и, действительно, хорошо разрабатываются лёгкие. Всё это благотворно влияет на здоровье.

5. Список информационных источников

1. Варламов С. Эксперименты с мыльной пленкой/ С.Варламов //Квант. — 2006. — № 3, с. 37-38.

2. Тит Том Научные забавы: интересные опыты, самоделки, развлечения/ Тит Том - М.: Издательский дом Мещерекова,2008. - 224с.

3. Скляревский Е. Мыльный пузырь как загадка науки

4. Интернет-сайты:

• http://ru.wikipedia.org/

• http://bubblesmile.narod.ru/recept.htm «Сайт о мыльных пузырях»

6. Приложение

Приложение 1

Приложение 2

№ состава Тест	1	2	3	4	5	6	7
Время жизни мыльного пузыря	8 сек	3 сек	5 сек	10 сек	15 сек	10 сек	25 сек
Средний размер	6-7 см	2-3 см	6-7 см	8-9 см	9-11 см	7-8 см	13-14 см
Максимальный размер	14 см	7 см	11 см	17 см	15см	14 см	20 см
Из десяти получилось	8/10	5/10	10/10	8/10	10/10	8/10	10/10
Из них маленьких	8	5	4	3	3	3	2
Из них больших размер	0	0	6	5	7	5	8

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5