Мыльные пузыри

Бойс Чарльз Вернон

Другие жидкости

Я не рекомендую применять сероуглерод из-за его дурного запаха и огнеопасности. Гораздо удобнее пользоваться ортотолуидином. Эта жидкость вполне отвечает нашей цели, за исключением образования кольца при вращении [11] . Для этого более вязкое масло, которым впервые воспользовался Плато, более пригодно, чем какая-либо иная жидкость.

Хорошая смесь для мыльных пузырей

11

Удобно пользоваться анилином в растворе поваренной соли. Анилин можно заменить керосином с примесью хлороформа или нитробензола. Подробности об этом см. в книге А. Б. Млодзеевского «Демонстрации по молекулярной физике». — Ред.

Мыльные пузыри из обыкновенной мыльной воды держатся недостаточно долго для многих из описанных опытов, хотя они иногда и удаются. Плато прибавлял к мыльной воде глицерин, который в сильной мере повышает устойчивость пузырей. При этом глицерин должен быть совершенно чист, и обыкновенный

глицерин не вполне пригоден. Для приготовления мыльного раствора нужно брать дистиллированную воду, но если ее трудно получить, то можно воспользоваться и чистой дождевой водой, в особенности с черепичных крыш. Конечно, при собирании дождевой воды надо выжидать, когда дождь смоет сначала всю грязь с крыш. И, наконец, если нет свежей дождевой воды, можно взять прокипяченную и охлажденную воду. Лучшую смесь можно приготовить следующим образом. Чистая, хорошо закупоривающаяся бутылка наполняется на три четверти своего объема водой. В нее всыпается одна сороковая часть по весу олеиновокислого натра, который почти целиком будет плавать на поверхности. Все это оставляется на сутки, пока олеиновокислый натр не растворится. Остающаяся свободной часть бутылки почти целиком заполняется совершенно чистым глицерином [12] , и бутылка сильно встряхивается, или жидкость переливается в другую чистую бутылку и обратно, и так повторяется несколько раз. Затем бутылка закупоривается и ставится примерно на неделю в темное место. После этого чистую жидкость без пены, которая собирается в верхней части бутылки, переливают в другой сосуд при помощи сифона, представляющего собой изогнутую трубку, одно колено которой, помещаемое внутрь бутылки, короче другого — наружного. Сюда прибавляют две или три капли концентрированного аммиака на каждый литр жидкости. Жидкость сохраняется в хорошо закупоренной бутыли в темном месте. Эту бутыль не следует открывать каждый раз, когда выдуваются пузыри, а надо отлить часть жидкости в маленькую бутылку для частого расходования. Никогда не следует оставшуюся жидкость вливать обратно в большую бутыль. При приготовлении раствора не следует ни нагревать, ни фильтровать его. И то и другое испортит его. Никогда бутылка не должна оставаться открытой и жидкость подвергаться действию воздуха дольше, чем это необходимо. Такая жидкость оказывается еще вполне хорошей после десяти лет сохранения. Я дал такие подробные указания потому, что именно этим способом мне удалось получить самый лучший раствор.

12

Плотность его должна быть около 1,23. — Ред.

Так как не всегда можно достать чистый олеиновокислый натр, то, может быть, кто-нибудь пожелает изготовить олеиновокислый натр самостоятельно. Вот способ, любезно указанный мне Декгэмом: «Чистую олеиновую кислоту лучше всего можно получить из сала, которое почти не содержит какой- либо иной менее насыщенной кислоты, чем олеиновая, омылением его едким кали, осаждением мыльного раствора уксуснокислым свинцом и извлечением безводной свинцовой соли эфиром. Растворенная свинцовая соль разлагается хлористоводородной кислотой под эфиром, освободившаяся кислота растворяется в аммиаке, и раствор осаждается хлористым барием. Затем бариевую соль высушивают, кипятят в горячем алкоголе и предоставляют соли кристаллизоваться из горячего раствора. Кристаллизованная соль разлагается или крепкой минеральной кислотой, или винной кислотой. Так обыкновенно и поступают при получении чистой олеиновой кислоты для приготовления „чистого“ олеиновокислого натра, но для точных химических работ необходимо удалить остающиеся следы твердых кислот, что достигается превращением полученного продукта в хлороиодистый препарат и кристаллизацией из органического растворителя. Твердые кислоты остаются в растворе, и олеиновая кислота может быть получена из хлороиодистого препарата нагреванием с анилином» [13] .

13

Приготовление олеиновокислого натра из продажной олеиновой кислоты описано в книге А. Б. Млодзеевского «Демонстрации по молекулярной физике». — Ред.

Я хочу только добавить к этому, что олеиновокислый свинец или раствор его в эфире, пролитый нечаянно на руки и не смытый сейчас же, может вызвать тяжелое отравление свинцом.

Кольца для пузырей

Их можно изготовить из любой проволоки. Я пользовался луженой железной проволокой диаметром приблизительно в один миллиметр. Место соединения концов должно быть гладко спаяно без утолщения. Если спаивание концов представляет затруднение, нужно взять по возможности тонкую проволоку, однако, настолько жесткую, чтобы она была способна поддерживать пузырь, и соединить ее концы, закрутив один около другого два или три раза. Удобны кольца от 5 до 8 сантиметров диаметром. Лучший материал для легких колец — это тонкая алюминиевая проволока диаметром с тонкую булавку (около миллиметра); так как алюминий спаять трудно, концы проволоки закручиваются один около другого. Если нет под рукой алюминия, можно взять очень тонкую, почти с волос толщиной (около 1/5 миллиметра), медную проволоку или проволоку из другого металла. Прежде чем помещать на кольцо пузырь, кольцо необходимо смочить мыльным раствором, а после опытов хорошо вымыть и высушить.

Нитки и петли в кольце

Эти опыты не представляют труда. Кольцо с свободно привязанной поперек ниткой погружается в мыльный раствор или же поверх кольца проводят куском бумаги, целлулоида или резины, обильно смоченными мыльным раствором. Смоченная мыльным раствором игла может служить для того, чтобы показать свободное передвижение нитки внутри пленки. Для разрывания пленки пригодна та же игла, слегка нагретая на пламени свечи, или кусок пропускной бумаги.

Задувание свечи мыльным пузырем

Для этого пузырь надо выдувать на расширенном конце короткой толстой трубки. Можно воспользоваться для этой цели обыкновенной стеклянной воронкой.

Равновесие двух мыльных пузырей

Эти

опыты лучше всего удаются в небольшом масштабе. Для составления прибора пригодны куски тонкой латунной трубки около сантиметра диаметром. Хорошо иметь особый приборчик, снабженный кранами для быстрого впускания или выпускания воздуха из пузырей и для того, чтобы приводить в сообщение два пузыря, когда это понадобится. Нетрудно осуществить этот опыт, пользуясь соединительными резиновыми трубками с зажимами вместо кранов [14] . Здесь надо указать еще на одну подробность, от которой зависит успех или неудача опыта. Это применение стеклянного мундштука с тонко оттянутым концом, чтобы можно было точно регулировать впуск воздуха и не вдуть его случайно больше, чем это необходимо. Иначе представляется очень трудным ввести как раз необходимое количество воздуха в подобные маленькие пузыри. При уравновешивании сферического и цилиндрического пузырей короткий кусок трубки, через которую вводится воздух, должен быть устроен таким образом, чтобы его легко было перемещать по отношению к неподвижному отрезку трубки такого же размера, закрытому с противоположного конца (рис. 23). Затем по обоим концам короткой трубки натягивается по мыльной пленке с помощью смоченного в мыльной воде куска бумаги или резины, но конец неподвижной трубки не должен быть затянут пленкой. Обе трубки должны находиться близко одна к другой, пока не образуется сферический пузырь. Тогда они постепенно раздвигаются все больше и больше, и внутрь их вдувается воздух так, чтобы стенки цилиндрического пузыря оставались прямыми, пока цилиндрический пузырь не станет достаточно длинным и не приблизится к пределу своей устойчивости. Тогда гораздо легче, чем в случае короткого цилиндра, по изменению его формы определить момент, когда давление сферического пузыря уравновешивается давлением цилиндрического пузыря. Если измерить тень пузырей или их изображение, полученное с помощью линзы на экране, можно будет установить, что шар обладает в точности двойным диаметром по сравнению с диаметром цилиндра.

14

Можно выдувать пузыри на маленьких стеклянных воронках (диаметр 3–4 сантиметра), соединенных стеклянными трубками и кусками резиновой трубки с зажимами. — Ред.

Водяные капли в парафиновом масле и сероуглероде

Сюда относится все сказанное по поводу опыта Плато. Совершенно шарообразные и большие капли воды можно получить в смеси двух жидкостей, составленной таким образом, чтобы нижняя часть была- чуть-чуть плотнее, а верхняя немного менее плотна, чем вода. Прибавление сероуглерода увеличивает плотность смеси. Сероуглерод — весьма огнеопасная жидкость, обладающая таким отвратительным запахом, что ее лучше не вносить в дом [15] . Форму висящей капли и способ ее отрывания можно наблюдать при помощи воды и одного только парафинового масла, но опыт удается лучше, когда к парафину прибавлен сероуглерод, вследствие чего вода надает в полученной смеси медленнее. Явление это удобно наблюдать с помощью открытой с обоих концов трубки в 1,5 или 2,5 сантиметра диаметром. Налив некоторое количество подкрашенной синей краской воды в стеклянный сосуд и покрыв ее слоем парафинового масла или парафиновой смеси сантиметров 6—10 толщиной, погрузить в воду стеклянную трубку, закрыв сначала верхнее отверстие большим пальцем или ладонью. По удалении руки вода устремится в трубку. Снова закройте верхнее отверстие, как прежде, и поднимите трубку, пока нижний конец ее не будет достаточно высоко над водой, оставаясь еще погруженным в парафин. Тогда в трубку очень медленно впускают воздух, едва-едва сдвигая палец с верхнего отверстия. Вода будет медленно вытекать, образуя большую нарастающую каплю, величина которой перед отрыванием будет зависеть от плотности жидкости и от размеров трубки.

15

В этом отношении удобнее нитробензол. — Ред.

Чтобы получить водяной цилиндр в парафине, нужно наполнить трубку водой, как прежде, но на этот раз следует верхний конец трубки оставить открытым. Затем, когда все успокоится, трубка быстрым движением в направлении ее длины вытаскивается прочь, и тогда увлеченная ею вода повиснет на несколько мгновений в парафине в форме цилиндра. Затем она будет разбиваться на отдельные шары и притом, если была взята широкая трубка, настолько медленно, что весь процесс можно наблюдать невооруженным глазом. Толщина слоя парафина должна как раз в десять раз превосходить диаметр трубки.

Для получения пузырей воды в парафине трубка погружается в воду с открытым все время верхним концом, так что трубка в большей своей части окажется наполненной парафином. Затем она на короткое время закрывается и поднимается, пока ее конец не окажется совершенно вне воды. Если теперь, осторожно поднимая трубку, медленно впускать в нее воздух, образуются водяные пузыри, наполненные парафином, которые можно отделить от трубки, как и мыльные пузыри, соответствующим резким боковым движением трубки.

Если в парафине внутри трубки плавает несколько водяных капель, а этого нетрудно достичь, тогда внутри полученных пузырей может оказаться несколько других капель или даже несколько других пузырей. Очень небольшое количество сероуглерода, впущенного осторожно по стенкам трубки, образует тяжелый слой на поверхности воды, на котором будут плавать эти сложные пузыри.

Цилиндрические пузыри воды в парафине можно получить, погружая трубку в воду и быстро вытаскивая ее оттуда, причем верхний конец ее все время остается открытым. Эти цилиндрические пузыри разбиваются затем на сферические пузыри совершенно так же, как жидкий цилиндр разбивается на шары жидкости. Как и прежде, удобнее ортотолуидин и вода или соленая вода, чем смесь — сероуглерод и вода [16] .

16

Удобнее не утяжелять воду примесью сероуглерода, но уменьшать разницу в плотностях двух жидкостей прибавлением к воде спирта (денатурата); смесь можно подкрашивать анилиновыми красками или чернилами. Хорошо получаются также капли чистой воды в вазелиновом масле. — Ред.