肥皂泡与专业人士的基本修为

Joseph

qqlewis 发表于 2014-4-15 00:03
之前的帖子已经贴过一遍了，我这再贴一遍吧：
【肥皂泡的存在是因为液体（通常是水）的表面层有一种特定的 ...

供参考。

英文版本Wikipedia Surface tension条并无增强表面张力的表述，反而确实是说明了表面活性剂在这个过程中是降低了水的表面张力：

• Soap bubbles have very large surface areas with very little mass. Bubbles in pure water are unstable. The addition of surfactants, however, can have a stabilizing effect on the bubbles (see Marangoni effect). Notice that surfactants actually reduce the surface tension of water by a factor of three or more.
  

qqlewis

看不太懂，窦老师，我是虚心请教，您也别介意。

我贴出的那段话里面有句很直截了当的话”随着肥皂膜的拉伸，肥皂的密度减小，使得表面张力增加。这样，肥皂选择性的加强了气泡的最弱部分并倾向于防止它们被进一步拉伸。“而你贴出的这一段中没有比较直接的话，所以我理解不了。

smartdou

qqlewis 发表于 2014-4-15 00:23
看不太懂，窦老师，我是虚心请教，您也别介意。

我贴出的那段话里面有句很直截了当的话”随着肥皂膜的拉 ...

告诉我们意思是两层：第一层是肥皂降低了水的界面张力，第二层意思是肥皂膜的拉伸，使得表面张力增高，肥皂就泡就破了，所以，他说，防止进一步拉伸，因为拉伸了，泡就破了。我想你懂的！

qqlewis

我再看看，希望能讨论出个结果，郝老师认真，值得佩服。

qqlewis

英语看起来费劲，实际上外语看起来都费劲，我用google翻译器查了俄语版的维基百科：

Пленка мыльного пузыря
Физические основы[править | править исходный текст]
Поверхностное натяжение и форма[править | править исходный текст]
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. Распространённое 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 плёнка 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.


google翻译虽然表面上乱七八糟的，但是大概的内容可以看看，俄语好的也可以帮着看看最关键的那句翻译对了没：

膜泡
物理基础[编辑|编辑源代码]
表面张力和形状[编辑|编辑源代码]
气泡的存在是因为任何液体（水在这种情况下）的表面具有表面张力，这使得表面的类似的东西的弹性行为的行为。然而，泡泡水而已，不稳定，很快破灭。为了稳定溶解于水的任何表面活性剂，如肥皂的状态。一个常见的误解是，肥皂会增加水的表面张力。事实上，它正好相反，表面张力减小到大约三分之一纯水的表面张力。当皂膜被拉伸时，在表面上的肥皂分子的浓度被降低，增加了表面张力。因此，选择性地放大弱肥皂泡部分而不让他们进一步延伸。另外，肥皂防止水蒸发，从而使气泡寿命进一步。

qqlewis

睡觉了，太晚了！
二位前辈也早点休息！

Joseph

qqlewis 发表于 2014-4-15 00:23
看不太懂，窦老师，我是虚心请教，您也别介意。

我贴出的那段话里面有句很直截了当的话”随着肥皂膜的拉 ...

关于Marangoni effect

Since a liquid with a high surface tension pulls more strongly on the surrounding liquid than one with a low surface tension, the presence of a gradient in surface tension will naturally cause the liquid to flow away from regions of low surface tension. The surface tension gradient can be caused by concentration gradient or by a temperature gradient (surface tension is a function of temperature).

也就是说Marangoni effect会导致肥皂液在膜面从低表面张力部分向高表面张力的部分流动。中文版本中描述本意为“肥皂膜减薄以后其溶液中表面活性剂成分降低，这导致了该区域的表面张力增大，而依据Marangoni effect，表面张力增大的部分会吸引表面张力较弱的部分的溶液流向该区域，这不仅是要增加膜厚，而且同时会增加表面活性剂的成分而降低该处的表面张力”，这样的效果最终增强了肥皂泡的稳定性（stability），免于最快的时间破坏掉。

这个Marangoni effect说明了我们看到的水的表面张力被弱化以后如何通过膜面流动来维持整个肥皂泡表面的稳定性的。

Joseph

WOW，幸亏qqlewis的这么一追问和窦老师这么一解释，过程虽然暴露出我自己很多物理知识的匮乏，但是确实学习到了很多知识。

谢谢两位，谢谢！
附带说，我原来还考虑这个膜不破是对于风的一种对抗，现在知道了其实因为表面张力被减弱到很低的程度才能拉出非常柔软多变的膜去顺从风的吹动，这个过程中如果有一点表面张力对抗风力的情况就不是泡泡长大而是直接的破裂了！

而且随着泡泡的增大，肥皂液被逐渐均匀拉薄（均匀是因为Marangoni effect的补偿效应导致，这延缓了局部表面张力突破的节奏）而整个膜面在动态中逐步提高了表面张力（因为表面活性剂成分因为膜的减薄而稀少，压制表面张力的能力随之下降），最终破裂还是因为表面张力增加之故。


哈哈哈，痛快，痛快！

smartdou

Joseph 发表于 2014-4-15 01:00
WOW，幸亏qqlewis的这么一追问和窦老师这么一解释，过程虽然暴露出我自己很多物理知识的匮乏，但是确实学习 ...

由于表面活性剂有降低油水界表张力的功效，才产生了注表活剂驱油和碱+表活剂+聚合物(ASP)三元复合驱等三次釆油技术。通常驱油用的表活剂的界面张力要小于10^-3 毫牛/米。

Joseph

smartdou 发表于 2014-4-15 01:23
由于表面活性剂有降低油水界表张力的功效，才产生了注表活剂驱油和碱+表活剂+聚合物(ASP)三元复合驱等三 ...

是啊，窦老师，我就是觉得这个表面张力应该是石油开发领域最为熟悉的一个基本自然状况，所以才特别觉得李老师在发帖子的时候肯定有欠思考之处，不过幸亏你的及时解释才让我避免了思考的反复。技术人员能够想通一个事情的快乐也只有技术人员同类最知道了，呵呵。

真是非常非常感谢你的帮助。