泡沫世界

在太空授課中，有這么一段視頻：神舟十號(hào)上的女航天員王亞平，往水球中吹氣泡。而吹入水球中的氣泡并不像在地球上那樣從水中冒出、破裂，而是慢慢變大、變圓，停留在生成的地方。這是多么神奇的一幕啊！

其實(shí)，日常生活中的“泡沫”現(xiàn)象也很神奇：碳酸飲料中的泡沫會(huì)噴出來(lái)；肥皂的泡沫上會(huì)看到絢麗的圖案；啤酒的泡沫會(huì)帶來(lái)不一樣的風(fēng)味；潛水員如果上潛太快，身體中也會(huì)釋放出來(lái)小氣泡……

泡沫如此神奇，下面就讓我們一起進(jìn)入泡沫的世界吧。

容易被人忽視的固體泡沫

在日常生活中我們可以看見各種各樣的泡沫，比如肥皂泡、發(fā)泡奶油、汽水泡沫、啤酒泡沫等。但是，泡沫到底是怎么樣的一個(gè)世界呢？

泡沫，是聚在一起的許多小氣泡的總稱。既有像碳酸飲料中的氣泡那樣，被關(guān)閉在液體中，也有像肥皂泡那種漂浮在水面上，還有像泡沫滅火器噴出來(lái)的那樣，是很多氣泡的集合。

一般來(lái)說(shuō)，單個(gè)存在的叫氣泡，氣泡的集合體就是泡沫。人多力量大，對(duì)于泡沫來(lái)說(shuō)也是一樣的。因?yàn)楹芏鄽馀菁显谝黄饡r(shí)，比單個(gè)氣泡能持續(xù)的時(shí)間要長(zhǎng)。

生活中，其實(shí)還有一種泡沫容易被忽視掉，那就是固體泡沫。自然界中的固體泡沫，如海綿、骨頭，還有火山造就的浮石等；人工制造的固體泡沫，比如泡沫塑料和發(fā)泡水泥等。又如我們平時(shí)吃的面包、蛋糕、發(fā)面饅頭，這些食品內(nèi)部也有很多小氣泡存在呢，所以吃起來(lái)才軟軟的。

碳酸飲料中的泡沫

相對(duì)于固體泡沫，同學(xué)們對(duì)碳酸飲料中的泡沫要熟悉得多。

不管是令很多人喜歡的可樂，還是普通的碳酸飲料，只要被輕輕地一搖，就會(huì)產(chǎn)生非常多的氣泡。有時(shí)在打開瓶蓋的一瞬間，也會(huì)噴射出一些泡沫來(lái)。

泡沫是怎么藏身在碳酸飲料中的呢？

碳酸飲料中的泡沫，和壓強(qiáng)有關(guān)。碳酸飲料瓶里的壓強(qiáng)一般是大氣壓強(qiáng)的好幾倍，這也是為什么你用手去捏裝有可樂的塑料瓶，感覺硬邦邦的原因。在高壓下，會(huì)有更多的二氧化碳溶解在液體中。當(dāng)瓶蓋被開啟后，容器中的壓強(qiáng)突然下降到與大氣壓強(qiáng)一樣。這時(shí)，溶解在液體中的二氧化碳就會(huì)大量釋放出來(lái)，于是產(chǎn)生了許多泡沫。

亨利定律的意思是：某種氣體在溶液中的溶解度與液面上該氣體的平衡壓力成正比。即某種氣體所處的壓強(qiáng)越大，溶于液體的量也會(huì)越大，而這種氣體的壓強(qiáng)下降時(shí)，它溶于該液體的量也會(huì)下降。

氣壓與潛水病

像這種因?yàn)闅鈮旱臏p小，使液體中的氣體釋放出來(lái)的現(xiàn)象，在潛水運(yùn)動(dòng)時(shí)要特別注意。

潛水員背著氧氣瓶（瓶?jī)?nèi)的氣體主要是氧氣和氮?dú)猓摰胶５咨钐帲缴?，壓?qiáng)越大。隨著壓力增大，人體的血液中就會(huì)溶入更多的氧氣和氮?dú)猓ǖ獨(dú)馐强諝獾闹饕煞郑?。通常，人體是不需要氮?dú)獾?，所以它?huì)隨著呼吸排出體外。但是，如果潛水員急速上浮，體外壓強(qiáng)下降太快時(shí)，那么氮?dú)鈺?huì)從血液中快速釋放出來(lái)，這樣就來(lái)不及排出體外，而是在血管內(nèi)會(huì)形成大量氣泡。這種氣泡會(huì)堵塞血管，使某些器官缺血、心臟無(wú)法正常工作，從而對(duì)人體產(chǎn)生傷害，嚴(yán)重者甚至?xí)劳?。這種情況被稱為潛水病或者減壓癥。為了減少潛水病的風(fēng)險(xiǎn)，潛水員返回水面的速度要嚴(yán)格控制，絕不能太快。

太空艙中的氣泡會(huì)是什么樣？

如果仔細(xì)觀察碳酸飲料或者啤酒中泡沫生成的過(guò)程，會(huì)看到氣泡首先在瓶底或器壁生成，開始時(shí)氣泡都比較小，然后漸漸變大，浮力也一點(diǎn)點(diǎn)增加。隨后它們脫離瓶底和器壁上浮，而且上升的速度越來(lái)越快，氣泡也越來(lái)越大。這樣從瓶底開始，會(huì)出現(xiàn)一串串上升的很美的氣泡。如果瓶口壓強(qiáng)突然減小，或瓶子受到搖擺、撞擊，氣泡將大量生成，最后快速生成泡沫涌出瓶口。如果在太空艙里，泡沫會(huì)是什么樣呢？

在太空艙里，沒有重力的作用，在液體中生長(zhǎng)的氣泡不會(huì)上升，只會(huì)就地成長(zhǎng)，在容器內(nèi)變成很大的氣泡。因?yàn)闅馀莺芏嗪艽螅绻萜骺臻g裝不下，液體就會(huì)帶著氣泡一起溢出來(lái)。同學(xué)們可以思考一下，這時(shí)溢出來(lái)的液體會(huì)是什么樣的狀態(tài)呢？如果宇航員把可樂帶到了太空，會(huì)發(fā)生什么情況呢？

表面活性劑與氣泡

啤酒的氣泡相比其他碳酸飲料而言是比較穩(wěn)定的，且豐富而持久。普通飲料生成的氣泡，很快就會(huì)消失，而啤酒的氣泡升到液面會(huì)越積越多，形成泡沫然后再慢慢消失。

這是因?yàn)槠【剖怯名溠堪l(fā)酵生產(chǎn)的，麥芽中含有很多蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)在啤酒中起到了“表面活性劑”的作用，使啤酒產(chǎn)生的泡沫能比較持久地存在。而泡沫的存在，也讓啤酒的口感更好。

表面活性劑能增大液體的表面張力，使氣泡表面更結(jié)實(shí)、更穩(wěn)定、持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。

洗滌是否一定要有泡沫？

不管是肥皂、洗衣粉還是洗滌劑，都很容易產(chǎn)生泡沫。那么，泡沫和清潔能力之間有什么關(guān)系嗎？

洗滌用品中都含有表面活性劑，這是因?yàn)橐岣呷ノ坌ЧＲ路献铍y洗掉的臟物是油污，因?yàn)橛秃茈y溶于水中，所以如何在水中將油污洗滌下來(lái)是去污的關(guān)鍵。在這里有3種方法：1.用力揉搓；2.調(diào)高水溫使其溶解；3.使用表面活性劑。

一般的情況下，因?yàn)橛秃退遣幌嗳艿?，所以第一種方法效果不好，第二種方法有一定效果，但也并不理想；第三種方法最好。這是因?yàn)楸砻婊钚詣┓肿由希扔小坝H水基”又有“疏水基”，就像一根小木棒的兩頭，一頭能浸泡在水里（親水基），一頭能沾滿油污（疏水基）。這樣，就可以把衣物上的油性污漬溶解到泡沫或肥皂水中了。這個(gè)效果基本上與泡沫無(wú)關(guān)。這里的表面活性劑更像是運(yùn)輸公司，能把油污搬到水里。

氣泡破裂——瞬間的美麗

浮出水面的氣泡，裂開后就會(huì)消失。裂開的瞬間，會(huì)有微小液滴噴出。這種感受在喝碳酸飲料時(shí)會(huì)更強(qiáng)烈。我們?cè)诖捣试砼輹r(shí)，在肥皂泡破開的瞬間，也能感到液滴的濺落?？墒菤馀菔窃趺雌屏训哪?？如果能有個(gè)慢動(dòng)作回放，那就太棒了。

英國(guó)攝影師理查德·希克斯多年來(lái)專注拍攝肥皂泡。在他的作品中，我們能欣喜地看到肥皂泡的一生。他經(jīng)常把倒映在肥皂泡中的景象拍攝得非常漂亮，而光線在氣泡表面折射形成的色彩也絢爛無(wú)比。最有技術(shù)含量的還是他用一部普通數(shù)碼單反相機(jī)拍攝出高速相機(jī)的效果，將肥皂泡破滅的整個(gè)過(guò)程都拍攝下來(lái)。