Мыльные пузыри

В обыденности мыльные пузыри не пользуются хорошей репутацией, – по крайней мере, в разговоре мы употребляем их для не особенно лестных уподоблений. Совсем иначе смотрит на них физик. «Выдуйте мыльный пузырь, – говорил великий английский ученый лорд Кельвин, – и смотрите на него; вы можете заниматься всю свою жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики». Действительно, восхитительные переливы красок на поверхности тончайших мыльных пленок дали физикам возможность измерить длину световых волн, а изучение натяжения этих пленок раскрыло законы действия молекулярных сил. Труднейшие отделы физики были разработаны на опытах с этими нежными игрушками.

Те немногие опыты, которые описаны ниже, не преследуют столь серьёзных задач. Это просто интересное развлечение, которое лишь познакомит нас с искусством выдувания мыльных пузырей, – искусством, требующим известной сноровки. Приобретя надлежащую ловкость, читатель сможет перейти к производству действительно научных опытов с пузырями. Английский физик Бойс подробно описал несколько десятков разнообразных систематических опытов с мыльными пузырями. Его книга «Мыльные пузыри» имеется в русском переводе[1], и мы отсылаем к ней тех из наших читателей, которых заинтересуют описанные здесь простейшие опыты.

Все нижеописанные опыты можно производить и с раствором простого жирного желтого мыла, но для желающих мы укажем на так называемое белое кастильское мыло[2], как на наиболее пригодное для получения крупных и красивых мыльных пузырей. Раздобыв кусок такого мыла (в аптеке или аптекарском магазине), разводят его осторожно в чистой холодной воде, пока не получится довольно густой раствор. Всего лучше пользоваться мягкой дождевой или снеговой водой. Чтобы пузыри держались долго, Плато советует прибавлять к мыльному раствору ¹/₃ глицерина (по объему). С поверхности раствора ложкой удаляют пену и пузырьки, а затем погружают в него тонкую глиняную трубочку, конец которой изнутри и извне вымазывают предварительно мылом. Достигают хороших результатов и с помощью соломинки длиною вершка в 2–3, с крестообразным расщепом на конце.

Кроме глиняных, так называемых голландских, и соломенных трубок можно употреблять свернутые бумажные трубки, толщиною приблизительно с карандаш; они также должны быть крестообразно расщеплены на конце.

Выдувают пузырь так: всосав в трубку немного раствора (сколько – покажет практика), осторожно дуют в трубку, держа ее вертикально. Так как пузырь наполняется при этом теплым воздухом наших легких, который легче окружающего комнатного воздуха, то выдутый пузырь стремится подняться вверх.

Если удастся сразу выдуть пузырь, примерно в 3 вершка диаметром, то раствор годен; в противном случае прибавляют в жидкость еще мыла до тех пор, пока можно будет выдуть пузырь указанных размеров. Но этого мало. Выдув пузырь, обмакивают указательный палец в мыльный раствор и стараются проткнуть этим пальцем пузырь; если последний при этом не лопнет, то можно приступить к опытам; если же пузырь не выдержит такого натяжения его стенок, то надо будет прибавить еще мыла.

Производить опыты нужно медленно, осторожно и спокойно – только при таком условии они могут вполне удаться. Освещение должно быть по возможности яркое: иначе пузыри не покажут своих великолепных радужных переливов.

Перейдем теперь к описанию некоторых опытов.

Образование мыльного пузыря вокруг цветка. В пустую чашку или блюдце наливают мыльного раствора настолько, чтобы дно чашки было покрыто слоем жидкости в 2–3 миллиметра вышины; в середину кладут водяную лилию или какой‑нибудь другой крупный цветок и накрывают его стеклянной воронкой. Затем, медленно подымая воронку, дуют в её узкую трубочку – образуется мыльный пузырь; когда же он достигнет достаточных размеров, поворачивают воронку, как указано на рис. 60, высвобождая из‑под неё пузырь. Тогда цветок окажется лежащим под прозрачным колпаком из тончайшей мыльной пленки.

Несколько концентрических мыльных пузырей. Из чашки, употребленной для первого опыта, выдувают, как и в том случае, большой мыльный пузырь. Затем погружают соломинку полностью в мыльный раствор так, чтобы только кончик её, который придется взять в рот, остался сух, и просовывают ее осторожно через стенку первого пузыря до центра; медленно вытягивая затем соломинку обратно, не доводя её, однако, до края, выдувают второй пузырь, заключенный в первом; в нем – третий, четвертый и т. д. до 5–7 раз.

Несколько концентрических мыльных пузырей. Из чашки, употребленной для первого опыта, выдувают, как и в том случае, большой мыльный пузырь. Затем погружают соломинку полностью в мыльный раствор так, чтобы только кончик её, который придется взять в рот, остался сух, и просовывают ее осторожно через стенку первого пузыря до центра; медленно вытягивая затем соломинку обратно, не доводя её, однако, до края, выдувают второй пузырь, заключенный в первом; в нем – третий, четвертый и т. д. до 5–7 раз.

Цепь из пузырей. Чтобы составить изображенную на рис. 65 цепь из пузырей, нужно быстро сбрасывать в воздух, один за другим, несколько пузырей, по возможности одинаковых размеров. Чем искуснее экспериментатор, тем более длинную цепь ему удастся устроить.

С помощью проволочных рамок и остовов можно получать мыльные пузыри самой разнообразной формы. Проволока отнюдь не должна быть гладкой: заржавленная – самая подходящая. Фигура, изображенная на рис. 66 вверху направо, получается, если погрузить целиком проволочный куб в мыльный раствор и затем вынуть его. При вторичном погружении куба (на этот раз – только нижней стороной) вы получите фигуру, изображенную вверху налево: куб внутри куба.

Цилиндрический пузырь, изображенный на правой стороне рис. 66, получается между двумя проволочными кольцами. Для этого на нижнее кольцо (установленное на трех ножках и имеющее форму тагана) спускают обыкновенный шарообразный пузырь (см. средний рис. внизу, на нашей таблице). Затем сверху к пузырю прикладывают смоченное второе кольцо и, поднимая его вверх, растягивают пузырь, пока он не сделается цилиндрическим.

Любопытно, что если вы поднимете верхнее кольцо на высоту бóльшую, чем длина окружности кольца, то цилиндр в одной половине сузится, в другой – расширится, и затем распадется на два цилиндра неравной величины.

Пленка мыльного пузыря все время находится в натяжении и давит на заключенный в ней воздух; направив соломинку к пламени свечи, вы легко можете убедиться, что сила тончайших пленок не так уж ничтожна: пламя резко уклоняется в сторону.

Напряжение стенок мыльного пузыря:

Любопытно наблюдать за пузырем, когда он из теплого помещения попадает в холодное: он заметно уменьшается в объеме и, наоборот, раздувается, попадая из холодной комнаты в теплую. Причина заключается, конечно, в сжатии и расширении заключенного в пузыре воздуха.

Красивые переливы цветов пузырей приобретают особенную эффектность, если, выдув пузырь, втянуть его обратно в трубку и затем выдуть вторично.

На этом мы и покончим с мыльными пузырями и вообще с опытами, основанными на физических свойствах жидкостей. В следующей главе мы будем иметь дело с телами газообразными.

[1] Санкт‑Петербург, 1894 г.

[2] Кастильское мыло – приготавливается исключительно из растительных масел – оливкового, пальмового, миндального, конопляного, из масла растения жожоба (хохоба), а не жиров животных.