مقدمه
آیا تا به حال سعی کرده‌اید که حبابی را بگیرید بدون اینکه باعث ترکیدن آن شوید؟ چنین کاری بسیار سخت است! از چه موادی می‌توانید استفاده کنید تا این کار را با موفقیت انجام دهید؟ آیا جنس‌های مختلف مواد، تاثیر متفاوتی در انجام این کار دارند؟ برای پی بردن به این موضوع، می‌توانید این مقاله را دنبال کنید.
پیش زمینه
حباب‌ها جذاب و سرگرم کننده و در عین حال بسیار نازک و شکننده هستند! حباب‌ها از یک غشای نازک از جنس آب و صابون که هوا در داخل آن محبوس است، ساخته می‌شوند. عوامل بسیار متعددی مانند برخورد با یک سطح جامد، می‌تواند باعث شکافته شدن غشا و در نتیجه ترکیدن حباب شود. اما حباب‌ها حتی بدون تماس با چیزی هم می‌ترکند، به این علت که آب موجود در داخل آنها، به تدریج تبخیر شده و غشا را ضعیف‌تر و شکننده‌تر می‌کند. با این حال ممکن است متوجه شده باشید که گاهی اوقات حباب‌ها بدون ترکیدن روی زمین فرود آمده و همان جا قرار گرفته اند.
این که یک حباب در هنگام برخورد با یک سطح جامد می‌ترکد یا نه، به عوامل بسیار متنوعی مثل خواص سطحی مواد بستگی دارد. احتمالا شما می‌دانید که مواد مختلف دارای ویژگی‌های متفاوتی هستند؛ ما می‌توانیم برخی از این خواص و ویژگی‌ها (مثل رنگ یا چگالی) را ببینیم یا حس کنیم. گرچه مواد خواص دیگری نیز دارند که به سختی می‌توان آنها را مستقیما دید یا درک کرد. سطوح مختلف می‌توانند هیدروفوبیک (hydrophobic) – آب گریز ( آبگریزی از جمله خصوصیات فیزیکی سطحی یک ماده است. مواد آبگریز به دلیل ناهمواری‌های سطحی میکرومتری و نانومتری خود، اجازه پخش شدن یا جذب شدن آب روی سطح را نمی‌دهند و از این رو موجب قطره‌ای شدن آب و سر خوردن آن می‌شوند ) – یا هیدروفیلیک (hydrophilic) – آب دوست ( مولکول‌های آب دوست طبق قوانین ترمودینامیک علاوه بر تمایل و قابلیت برای حل شدن در آب، در هر محلول قطبی دیگری می‌توانند حل شوند، زیرا به خاطر قطبی بودن و با ایجاد پیوند هیدروژنی به‌آسانی با آب و دیگر مولکول‌های قطبی محلول شده و از ترکیب با چربی و روغن و هر مولکول آب گریز دیگری سر باز می‌زنند. این پدیده در غشای سلولی جایگاه ویژه‌ای دارد ) – باشند. شما می‌توانید این خاصیت را با ریختن کمی آب بر روی سطوح مختلف مشاهده کنید؛ به این صورت که اگر آب ریخته شده به صورت قطرات بزرگ شکل گرفته باشند، سطح مورد نظر آب گریز و اگر آب به صورت صفحات بسیار نازک بر روی سطح پخش شده باشد، سطح آب دوست است. آب دوست بودن یا آب گریز بودن یک ماده به شدت به میزان زبری آن سطح بستگی دارد. برخی مواد مثل کاغذ سنباده، دارای ویژگی های سطحی ماکروسکوپیک هستند. به این معنی که زبری آن را می‌توان حس کرد و حتی با چشم غیر مسلح آن را دید. با این حال مواد دیگر دارای ویژگی‌های میکروسکوپی نیز هستند. حتی اگر یک ماده در ظاهر بسیار نرم و صاف به نظر بیاید، ممکن است خلل وفرج بسیاری داشته باشد. این‌ها در واقع می‌توانند در دفع و پس زدن آب به مواد کمک کنند، زیرا دومی با تنش سطحی همراه است و ذرات آب قادر به نفوذ در شکاف‌های ریز این گونه مواد نیستند. مواد دیگری مانند کاغذ یا اسفنج دارای شکاف‌های بزرگتری هستند که به جذب آب کمک می‌کند. همه این خصوصیات، همراه با عوامل دیگر مانند سرعت حرکت حباب و مرطوب بودن یا نبودن سطح، می‌تواند تاثیری داشته باشد که آیا حباب در هنگام فرود بر روی یک سطح خاص، منفجر می‌شود یا خیر؟ این مقاله بهترین روش‌های گرفتن حباب را به شما آموزش می‌دهد.
مواد مورد استفاده
- محلول مورد نیاز برای حباب ( شما می‌توانید این محلول را به صورت آماده خریداری کرده یا با آب ترجیحا مقطر، مایع ظرف شویی و گلیسیرین یا عصاره ذرت در خانه به سادگی درست کنید.) ( به طرز تهیه این محلول توجه کنید.)
- یک کاسه کوچک یا ظرف برای نگه داشتن محلول حباب، البته اگر می‌خواهید خودتان این محلول را درست کنید.
- دسته حباب سازی
- مواد مختلفی با جنس‌های متفاوت برای تست کردن محلول، مانند فویل آلومینیومی، کاغذ مومی، کاغذ چابگر، کاور پلاستیکی، چوب، کیسه پلاستیکی، ظرف نگه داری مواد غذایی، قابلمه‌ها و ماهیتابه‌ها‌ی فلزی، میز، سطوحی برای انجام کار و الی آخر ( شما می‌توانید از هر گونه ماده‌ای که می‌توانید در اطراف خانه خود پیدا کنید و بر روی آن محلول آب و صابون بریزید؛ استفاده کنید! توجه: البته دقت کنید که نباید این کار را روی مواد خاصی نظیر چوب یا مبلمان انجام دهید، زیرا آب می‌تواند به آنها صدمه بزند.)
- شیر آب
- دستمال کاغذی
- چسب نواری (اختیاری)
طرز تهیه
- برای تهیه محلول حباب مورد نظرتان، یک فنجان آب را با دو قاشق غذاخوری از مایع ظرف شویی و یک قاشق غذاخوری گلیسیرین یا شربت ذرت مخلوط کنید.
- ورق‌های برش داده شده و مواد مختلفی که می‌خواهید تست کنید را یک جا جمع آوری کنید و آنها را بر روی یک سطح صاف، ترجیحا در داخل خانه قرار دهید. (انجام چنین آزمایشی در خارج از منزل در یک روز با هوای بادی کار سختی است.)
- دسته مخصوص حباب سازی را در محلول حباب که ساخته اید فرو ببرید و سپس به آرامی در آن فوت کرده و حباب‌هایی بسازید که به سمت اولین ورقه از ماده‌ی مورد آزمایش حرکت بکنند.
- سعی کنید حباب‌ها روی صفحه‌ی مورد نظر فرود آیند و از آن نگذرند. ممکن است این کار نیاز به تمرین داشته باشد. بنابراین این کار را بار‌ها تکرار کنید. زمانی که حباب‌ها به سطح مورد نظر برسند و با آن برخورد کنند، چه اتفاقی خواهد افتاد؟
- ساختن و فوت کردن حباب‌ها را به سمت همه‌ی مواد موجود و در دسترس ادامه دهید. آیا حباب‌ها روی هیچ کدام از این مواد بدون منفجر شدن، قرار نمی‌گیرند؟
- یک دستمال کاغذی را مرطوب کنید؛ و از آن برای پاک کردن لایه‌ی نازک آب روی هر سطح استفاده کنید.
- دوباره حباب بسازید و سعی کنید روی همان سطوح قبلی قرار بگیرند. اکنون چه اتفاقی خواهد افتاد؟
- یک دستمال کاغذی جدید را درون محلول خود قرار دهید و با آن روی همه‌ی سطوح مورد آزمایش یک لایه‌ی نازک از این محلول بکشید.
- دوباره به کمک دسته‌ی حباب ساز، حباب بسازید و آنها را به سمت سطوح مورد آزمایش هدایت کنید. آیا سطوحی هستند که این حباب‌ها به آنها بچسبند بدون این که منفجر شوند؟ در حالیکه در آزمایش‌های قبلی روی همان سطوح منفجر می‌شدند. چسبیدن آنها به سطوح چقدر دوام دارد و چه مدت طول می‌کشد؟
- نکته فوق العاده: آیا جهت گیری سطوح آزمایش مهم است؟ از مقداری چسب نواری برای چسباندن این سطوح به قسمت‌های مختلف مانند دیوارها و حتی سقف استفاده کنید. (قبل از چسب زدن به هر محلی از مسئول آن محل اجازه بگیرید! ) آیا هنوز هم می‌توانید حباب‌ها را بر روی این سطوح فرود آورید؟
- نکته فوق العاده: دستور العمل‌های مختلفی را برای ساخت حباب‌ها خانگی امتحان کنید (برای انجام بهتر این کار به قسمت ” بیشتر بخوانید ” موجود در سایت مراجعه کنید). کدام حباب‌ها را راحت‌تر می‌شود به دست آورد و نگه داشت؟
مشاهدات و نتیجه گیری
هنگامی که تمام وسایل و ابزار‌هایتان خشک بودند، احتمالا شما با سطوحی سر و کار داشتید که بسیار صاف و ضد آب به نظر می‌رسیدند و در گرفتن و به دام انداختن حباب‌ها به بهترین شکل عمل کردند. کاغذ موم، کاور‌های پلاستیکی و فویل آلومینیومی همه به بهترین شکل این نتیجه را نشان دادند. موادی مانند کاغذ که آب را جذب می کنند، احتمالا باعث ترکیدن حباب‌ها می‌شوند. ممکن است این اتفاق به علت این باشد که این مواد به سرعت آب موجود در حباب را جذب می‌کنند. شما ممکن است تعجب کنید که دیگر سطوح ظاهرا صاف و ضد آب مانند ظروف پلاستیکی یا تابه‌های استیل مخصوص سرخ کردن نیز نمی‌توانند حباب‌ها را به دام بیندازند و حباب‌ها در برخورد با این مواد می‌ترکند. توجه کنید و به یاد داشته باشید که هر چند هم که این مواد از نظر شما مشابه به نظر برسند (برای مثال ممکن است یک ماهیتابه‌ی آلومینیومی و یک ماهیتابه‌ی استیل به اندازه‌ی کافی مشابه و به یک اندازه صاف به نظر برسند.) ممکن است در ابعاد میکروسکوپی تفاوت‌هایی با هم داشته باشند که با چشم عادی قابل دیدن نیستند. همچنین اجسام و مواد مختلف ممکن است از مولکول‌های متفاوتی ساخته شده باشند که نسبت به هم آب دوست‌تر یا آب گریز‌تر باشند. ممکن است حتی بیشتر شگفت زده شوید از این که بفهمید سطوح زبر و جذب کننده‌ای مانند فرش نیز می‌توانند حباب‌ها را بگیرند و آنها را نترکانند. یک فرش از تعداد بسیار زیادی الیاف ریز تشکیل شده است. هنگامی که یک حباب روی فرش فرود می آید، بسیاری از این الیاف‌های کوچک را در به صورت هم زمان لمس می کند، به طوری که آنها می توانند حباب را روی خود نگه دارند بدون اینکه باعث از بین رفتن آن بشوند، دقیقا به همان شکل که یک نخ تنها می‌تواند این کار را انجام دهد.
زمانی که شما سطوح مورد آزمایش را مرطوب کردید، مخصوصا زمانی که این کار را با آب و صابون انجام دادید، گرفتن حباب‌ها باید بسیار ساده‌تر شده باشد. آب اضافه شده لایه‌ی نازکی بر روی سطوح جامد تشکیل می‌دهد که مانع تماس مستقیم حباب با سطوح ذکر شده می‌شود. این امر باعث می‌شود که طول عمر حباب تا حد زیادی افزایش یابد.
تمیز کاری
از یک دستمال کاغذی مرطوب برای پاک کردن صابون باقی مانده بر روی سطوح مختلف استفاده کنید.
بیشتر بخوانید
Bubble-ology از Science Buddies
Build the Best Big-Bubble Wand از Scientific American
Science Activities for All Ages! از Science Buddies
