Kategorije
Broj 2 Uradi sam

Uradi sam: Ciklone na mjehurićima od sapunice

🕒 3 min

Izvor: Sveučilište u Bordeauxu

Svima je zabavno puhati mjehuriće od sapunice i igrati se s njima, ali jeste li znali da možete vidjeti vrlo zanimljive fizikalne pojave ako ih zagrijete? Možete gledati kako nastaju i nestaju malene ciklone. Pokušajte simulirati uragan na mjehuriću u svojoj kuhinji!

Što će vam trebati?
  1. 150 mL smjese za mjehuriće
    1. posuda, 200 mL ili veća
    2. 25 mL deterdženta
    3. 125 mL vode
  2. električni štednjak
  3. metalna posuda
  4. slamka
  5. svjetiljka

Ako nemate već gotovu smjesu za mjehuriće, možete je napraviti kao što ćemo opisati u nastavku. Ako je imate, slobodno preskočite ovaj dio.

1. Dodajte deterdžent u posudu. Iskoristite onoliko koliko mislite da vam je potrebno. Ovdje smo koristili 25 mL, što je dovoljno da vam i nakon serije eksperimenata preostane smjese.

2. Pažljivo dodajte vodu. Nemojte je uliti brzo jer ne želite da se u ovoj fazi stvori previše pjene ili mjehurića. Ukupna količina vode treba biti pet puta veća od količine deterdženta. U našem slučaju potrebno je 125 mL vode.

3. Lagano miješajte dok se sve ne pomiješa. Najbolje je koristiti štapić ili dršku žlice.

Ako planirate koristiti smjesu i kasnije, bilo bi dobro da odstoji preko noći. U suprotnom je možete odmah koristiti.

Sad kad imate sve što vam je potrebno, krenimo na eksperiment:

1. Postavite metalnu posudu naopako na štednjak.

2. Stavite malo smjese za mjehuriće na vrh.

3. Napušite mjehurić slamkom. Zatim uključite štednjak i promatrajte mjehurić.

Najbolje ćete vidjeti što se događa ako ugasite svjetla u kuhinji i osvijetlite mjehurić bijelim svjetlom izbliza. Ako vam je i dalje teško vidljivo, probajte svjetiljkom projicirati sliku mjehurića na zid.

Budite oprezni! Nemojte se opeći ili slučajno udahnuti smjesu za mjehuriće!

Ako promatrate mjehurić dok se zagrijava, primijetit ćete da se šarenilo na njegovoj površini iskrivljuje i nastaju zanimljivi vrtlozi, vrlo nalik uraganu. Ovaj je efekt teško uslikati bez profesionalnog postava, ali uživo biste mogli vidjeti nešto ovakvo:

Izvor: Physics Girl / Sveučilište u Bordeauxu
Izvor: Sveučilište u Bordeauxu

Ako korsitite metodu projekcije, većinom ćete vidjeti strujanje tekućine na mjehuriću kako se toplina prenosi po njemu.

Toplija se tekućina na dnu mjehurića diže i polako hladi, a hladnija tekućina s vrha spušta se i zagrijava. Ovo je izvrstan primjer konvekcije – upravo to su struje koje ćete vidjeti promotrite li projekciju mjehurića. Mjehurići nastaju jer su molekule deterdženta amfifilne; voda im privlači jedan kraj, a odbija drugi. Kada dodate zrak u smjesu za mjehuriće, nastane tanka troslojna prevlaka u kojoj je voda zarobljena između dva sloja deterdženta. Kad se smjesa giba na mjehuriću, njene molekule međudjeluju i međusobno se vuku. Kad zagrijete mjehurić odozdo, konvektivne se struje unutar njega stoga kovitlaju kad stignu do vrha i stvaraju vrtlog nalik na ciklonu.

Ima smisla zapitati se bi li mjehurići brzo pucali kad ih krenemo zagrijavati. Ispada da, ako ne zagrijete mjehurić izrazito brzo ili ga ne uznemirite na neki drugi način, neće pucati češće nego inače. Mjehurići općenito pucaju zbog gravitacije i isparavanja. Gravitacija povlači tekućinu s vrha mjehurića prema dnu, zbog čega njegov gornji dio postaje sve tanji i tanji, sve dok ne prsne. S druge strane, voda polako isparava iz mjehurića, što također tanji mjehurić. Kad zagrijavate mjehurić, voda isparava brže, ali konvekcija umanjuje efekt gravitacije pa se konačno razlike ponište.

Međutim, ovaj efekt nije samo lijep – ima korisne primjene u atmosferskoj fizici. Ispostavlja se da je ponašanje ovih strujanja uistinu analogno ponašanju ciklona. U jednom istraživanju, o kojem možete pročitati ovdje, znanstvenici su usporedili kretanja vrtloga na mjehurićima s ciklonama u Zemljinoj atmosferi i pronašli nevjerojatne sličnosti među njima. Zaključili su da proučavanjem mjehurića od sapunice možemo dobiti uvid u evoluciju stvarnih tropskih oluja, a osobito kad možemo očekivati da nestanu.

Možete pogledati i video o istraživanju ovdje.

Jeste li pokušali napraviti ciklone na mjehurićima od sapunice? Je li vam se svidio ovaj eksperiment? Bi li vas ubuduće zanimalo nešto slično? Ostavite komentar i podijelite svoje mišljenje!

Pokušajte ponoviti eksperiment s drukčijom smjesom za mjehuriće! Dodajte 10 mL glicerina (ili npr. kukuruznog sirupa) u smjesu opisanu gore. Što se događa s mjehurićima različitih veličina ili višestrukim mjehurićima? Kako bi brže ili sporije zagrijavanje utjecalo na rezultat? Isprobajte sami i recite nam što ste otkrili!

Autor Laura Busak

Laura je studentica fizike s velikom ljubavi za sve povezano sa svemirom. Voli svirati i slušati glazbu, čitati, promišljati i općenito raditi što god joj padne na pamet, nerijetko do bar 2 ujutro.

Odgovori

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Ova web-stranica koristi Akismet za zaštitu protiv spama. Saznajte kako se obrađuju podaci komentara.