Проект Тайна мыльного пузыря

Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Новоивановская средняя общеобразовательная школа»
Свободненского района Амурской области
Тайна мыльного пузыря
Автор:
Креденцер Вероника Егоровна,
ученица 4 класса
МОУ Новоивановская СОШ
Год рождения:12.04.2007 ,
Адрес: Новоивановка ул.Заречная 13

Руководитель :
Толокова Раиса Сергеевна,
учитель начальных классов
Новоивановка
2017
Оглавление:
1. Введение ................................................................... 3
2. Главы основной части ............................................. . 4
2.1. История мыльных пузырей ............................. . 4-6
2.2. Рецепты растворов .............................................. 6-7
2.3. Результаты исследований .................................... 7
2.4. Применение мыльных пузырей в науке ............. . 7-9
2.5. Практическое применение работы ........................ 9
3. Выводы …………………………………………… 10
4. Заключение ....................................................................... 11-12
5. Библиографический список............................................... 13
6. Приложения ……………………………………. 14-16
Введение
Актуальность темы обусловлена тем, что мыльные пузыри привлекают всех своей необычной красотой и могут увлечь как детей, так и взрослых.
Цель работы: провести исследование разных рецептов мыльных пузырей и выявить наиболее качественные из них.
Задачи:
1. Изучить и проанализировать необходимую литературу по теме;
2. Провести изучение эффективности жидкостей для надувания мыльных пузырей по разным рецептам;
3. Исследовать устойчивость мыльных пузырей в различных «мыльных опытах»;
4. В качестве практического применения провести в своем классе "Шоу мыльных пузырей"
Гипотеза исследования:
Предположим, что прочность мыльных пузырей зависит от состава жидкости для них.
Предмет исследования: мыльные пузыри.
Объект исследования: растворы для мыльных пузырей.
Методы исследования:
Теоретические:
Изучение информации по разным источникам;
Работа с литературой;
Практические:
Анализ;
Наблюдение;
Обобщение.
Этапы работы:
I этап (подготовительный)
Цель – изучить теоретические материалы и классифицировать мыльные растворы.
II этап (основной)
Цель – провести исследования имеющихся рецептов мыльных пузырей, выявить наиболее эффективные из них
III этап (заключительный)
Цель – обобщить полученные результаты исследований и разработать новые рецепты мыльных пузырей; найти их практическое применение
Главы основной части
Подарили мне игрушку -
не машинку, не хлопушку,
Просто тюбик, а внутри
Притаились ... пузыри ...
Мыльный пузырь - это тонкая многослойная плёнка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде сферы с переливчатой поверхностью. Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности эластичным. Пузырь из обычной воды быстро лопается. Для улучшения его прочности, в воде растворяют какие-нибудь поверхностно-активные вещества, например, мыло.
2.1. История мыльных пузырей.
Пузыри, как феномен природы существовали всегда, но они не могли возникнуть раньше мыла.
На первоначальном этапе развития общества у людей появилась необходимость быть красивыми и … чистыми! Тогда и было создано удивительное физическое вещество, такое, как мыло! Этому открытию никак не меньше 5 тысяч лет. А вот кому стоит отдать пальму первенства изобретателя, как всегда, спорный. Рецепты получения этого первого в истории моющего средства находили археологи в древних египетских папирусах. А знаменитый римский учёный Плиний Старший, живший в первом веке нашей эры, в своей «Естественной истории» утверждал, что изобретению мыла мы обязаны ни кому иному, как врагам Рима – варварам (галлам и древним германцам).
Но самая известная теория, объясняющая появление мыла, довольно убедительно доказывает, что это средство возникло случайно, как и большинство изобретений древности. Дело в том, что представители древних племён в торжественных случаях умащивали себя жиром, а в скорбные минуты посыпали головы пеплом. А мыло собственно, и представляет собой смесь жиров и щелочных солей, из этого легко можно сделать вывод, что в один прекрасный день после дождичка их выпачканные жиром и золой волосы становятся вдруг мягкими и шелковистыми. Им, разумеется, это понравилось.
Существует даже легенда о появлении первого мыльного пузыря: в один прекрасный день, когда наконец-то создали мыло король, ничуть не шутя, приказал всем вымыться мылом под страхом смертной казни. И все в этот день намылили мочалки. Только один старый сапожник по имени Пумпатус сидел, спрятавшись, в своей сапожной будке. Больше всего на свете Пумпатус не любил мыть шею. Ему удалось прожить целую жизнь, обойдясь без этого. «И вот – теперь уже никуда не денешься», - думал Пумпатус и грустно покуривал свою трубку. За окном послышались шаги, и Пумпатус знал, кто это. Два огромных стражника взяли Пумпатуса подмышки и через пять минут уже подвели его к городской тюрьме. В комнате, где заперли Пумпатуса, была ванна с мыльной пеной и много полотенец. «Согласен?» - спросили два огромных стражника. «Ни за что!» - отвечал Пумпатус. И его оставили, чтобы он в последний раз выкурил свою трубку. Пумпатус затянулся и вдруг увидел, что из трубки вылетел прекрасный прозрачный шар. Шар вылетел в окно и засиял на Солнце: в нём прыгали маленькие радуги. За первым шаром вылетел второй... Пумпатус во все глаза смотрел на происходящее чудо. Прохожие внизу тоже задрали головы, чтобы посмотреть на это. Вскоре собралась толпа, и начался переполох. О том, что Пумпатуса должны были казнить, все, конечно, и думать забыли. Профессор, которого пригласили во всём разобраться, осмотрел трубку Пумпатуса. «В трубку попала мыльная пена. Вот в чём дело», - объявил профессор толпе под окном. Пумпатуса, конечно, не казнили, а после этого мыльные пузыри стали популярны не только в одном маленьком королевстве, но и в целом мире!
Ещё на картинах фламандских художников 18 века часто встречались изображения детей, выдувающих мыльные пузыри через глиняную соломинку. В 18 и 19 веках дети выдували мыльные пузыри, используя мыльную воду, оставшуюся после стирки. Выдувание мыльных пузырей приобрело ещё большую популярность, когда в 1886 году Pears Soap Company начала рекламу своего «воздушного» продукта, воспользовавшись знаменитой картиной Джона Миллеса (1829-1896) «Пузыри».
Существует даже миф о недолговечности мыльного пузыря, но его развеял англичанин Джеймс Дьюар, законсервировавший мыльный пузырь в герметичном сосуде с двойными стенками на срок более месяца. Забава оказалась полезной: позднее дьюар - сосуд, названный в честь изобретателя, — нашел применение для хранения и перевозки жидкого азота.
Преподавателю физики из штата Индиана удалось сохранить пузырь в стеклянной банке в течение 340 дней. Ученики превзошли учителя - их пузыри хранились под колпаком по многу лет, и это, похоже, не рекорд. Для обеспечения длительного хранения необходимо соблюсти условия тонкого равновесия мыльной пленки с окружающим и внутренним пространством, что оказалось далеко не простым делом. Поддержание формы мыльных пузырей требует основательных физических знаний и солидной экспериментальной подготовки.
А 9 августа 1996 года, Алан Маккей (Новая Зеландия) пустил мыльный пузырь длиной 32 метра. Для этого он использовал палочку для пускания мыльных пузырей, моющее средство, глицерин и воду. Его имя было занесено в «Книгу рекордов Гиннеса». Подсчитано, что из капли мыльной воды в 1 мм куб можно выдуть пузырь диаметром 20 см, а 1 мл раствора хватит на пузырь диаметром 6 м. Экономия материала налицо, а успех бизнеса целиком зависит от ловкости рук.
В патентной библиотеке можно найти патенты на устройства для выдувания гигантских мыльных пузырей. Патентуются как состав мыльных растворов, так и способ выдувания. «Мыльные пузыри гигантского размера можно выдуть с помощью небольшого карманного устройства (специальной трубки). Обычно диаметр пузырей составляет от 10 до 60 сантиметров, но можно выдувать и более крупные пузыри. Новизна изобретения состоит в конструкции устройства, которое использует принцип струйного насоса, поэтому при выдувании пузыря на один объем воздуха, выдыхаемого из легких, подсасывается от 3 до 10 объемов окружающего воздуха т.е., при одном и том же объеме выдоха пузырь получается в несколько раз больше, чем при выдувании через простую трубку.»
Легко ли выдувать мыльные пузыри? Многие думают, что не стоит заниматься таким пустым делом. Совсем иначе смотрели на это дело известные физики: Кельвин, Ньютон, Бойс, Дьюар. Великий английский учёный лорд Кельвин писал: «Выдуйте мыльный пузырь и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики».
Действительно, радужные переливы красок на поверхности тончайших мыльных плёнок дают возможность измерить длину световых волн, а исследование натяжения этих нежных плёнок помогает изучать законы действия сил между частицами и другие законы и явления.
Плёнка мыльного пузыря представляет собой одну из самых тонких вещей, какие доступны невооружённому зрению. Не редко говорят: «Тонкий как волос». Но, оказывается, это очень грубое выражение по сравнению с толщиной мыльной плёнки. Чтобы разрез стенки мыльного пузыря усматривался в виде тонкой линии, волос при таком же увеличении в 40000 раз будет иметь толщину свыше 2 метров.
2.2. РЕЦЕПТЫ РАСТВОРОВ.
Рецепт №1: 600 г горячей дистиллированной воды, 300 г глицерина, 200 г моющего средства в порошке, 20 капель нашатырного спирта.
Рецепт №2: 300 г воды, 300 г жидкого мыла для мытья посуды, 2 чайной ложки сахара.
Рецепт №3: 100 г тёплой дистиллированной или прокипяченной воды, 2 г тонко наструганного «Детского» мыла,10 г глицерина. После охлаждения добавить концентрированный раствор аммиака, чтобы жидкость станет прозрачной.
Рецепт №4: 4 столовых ложки мыльной стружки, 400 г горячей воды. Дать постоять неделю, добавить 2 чайной ложки сахара.
Рецепт №5: 300 г воды, 100 г жидкого моющего средства для посуды, 50 г глицерина, 4 ч.л сахара
Рецепт №6: 500 г воды, 200 г жидкого моющего средства для посуды, 25 г глицерина, 10г разрыхлителя
2.3. Результаты исследований:
Зависимость размеров мыльных пузырей от раствора:
Рецепт Результат
№1 Раствор имеет неприятный запах. Мыльные пузыри маленьких размеров быстро лопаются.
№2 Мыльные пузыри могут достигать 20 см в диаметре. Высокий коэффициент поверхностного натяжения.
№3 Мыльные пузыри через соломинку для коктейлей до 15 см.
№4 Мыльные пузыри выдувались через соломинки маленькие, а с помощью колец из проволоки можно добиться длинных пузырей.
№5 Мыльные пузыри выдуваются хорошо с помощью соломинок для коктейля. Максимальный диаметр на столе 25 см.
№6 Мыльные пузыри выдуваются хорошо с помощью соломинок для коктейля, с помощью рамок, с помощью рук. Можно добиться больших размеров. Прочные.
2.4. Применение мыльных пузырей в науке.
Мыльные пузыри в биологии.
Процесс заморозки биологических мембран происходит также, как замораживание мыльного пузыря. Криоконсервация (замораживание) биологических субстанций широко используется в медицине. Таким образом, пузыри оказались полезны для изучения проблемы бессмертия.
Ученые из Северо-западного университета в Чикаго обнаружили, что палочки и колбочки в сетчатке глаза упакованы по принципу уменьшения площади поверхности.
Именно так ведут себя мыльные пузыри, а значит законы элементарной физики применимы не только к неодушевленным шарикам из задачника, но и к живым организмам, начиная с клеток.
Ричард Картье, профессор биохимии, молекулярной и клеточной биологии Северо-западного университета, и соавтор его "теории мыльных пузырей" Такаши Хаяши не один год посвятили изучению сетчатки глаза. Исследуя клетки сетчатки плодовой мушки, они обнаружили, что, если поместить четыре клетки рядом, то они тут же объединятся в некую структуру с отверстием в центре. Точно так же ведут себя слипшиеся вместе четыре мыльных пузыря.
Мыльные пузыри в нефтеперерабатывающей промышленности.
Для эффективной переработки нефти российские ученые предлагают использовать мицеллы - по сути, мыльные пузыри. Методы и исследования учёных в этой области позволяют получать такие вещества, как поливинилацетат, полихлорпрен, полиметакрилат (органическое стекло), полихлорвинил, полиакриламид и многие другие.
Так что жизнь мыльного пузыря, несмотря на пословицу о быстротечности существования, обещает быть долгой и полезной.
Кроме иллюстрации законов физики я думаю можно применить изученные свойства мыльных плёнок и в архитектуре.
Именно мыльные плёнки очень часто образуют поверхности самой причудливой формы и при этом с наименьшей площадью. Поэтому моделирование на мыльных плёнках можно использовать изготовление конструкций сложных форм. Такие композиции отличают оригинальность формы, лёгкость, вызывающая у зрителя ощущение невесомости
В космонавтике.
Ученые всерьез задумываются над использованием пузырей в космосе. Космические пузыри очень похожи на те, которыми играются дети. Они также создаются из пленки жидкости, пропущенной через кольцо. Однако на этом их сходство заканчивается. Запущенный в космос пузырь способен пролететь тысячи миль, уверены ученые. Доставленные на поверхность планеты, пузыри обеспечат естественную среду для людей. Ученые сначала намерены использовать пузыри для создания оптической системы. Если соединить маленький пузырь с большим, то вы можете получить выгнутую поверхность – как раз такую, какая нужна для зеркала в телескопе, говорят исследователи.
Специалисты полагают, что такую поверхность можно покрыть металлом, после чего она станет вполне пригодной для отражения света.
2.5. Практическое применение
В настоящее время мыльные пузыри часто используют в развлекательных цирковых программах-ШОУ.
Результаты проведенных исследований могут быть использованы для проведения школьного праздника с фрагментами "Мыльного шоу".
Также, данный проект можно использовать в планировании работы тематического школьного кружка, например: "Веселая химия".
Выводы:
Таким образом, гипотеза о зависимости прочности мыльных пузырей от состава используемой жидкости оказалась верной. Их размеры и устойчивость зависит от состава приготовленного раствора.
Прочные, долговечные и крупные пузыри получаются, если уменьшить испарение с поверхности. Этого можно добиться, во-первых, добавляя в раствор глицерин, во-вторых, охлаждая раствор, и, в-третьих, пуская пузыри в прохладном помещении с повышенной влажностью.
Если вы выдуваете пузыри через трубочку, следите, чтобы на мыльную плёнку не попала слюна - для пузырей это беда.
Заключение
Мыльный пузырь - это тонкая многослойная плёнка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде сферы с переливчатой поверхностью. Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности эластичным. Пузырь из обычной воды быстро лопается. Для улучшения его прочности, в воде растворяют какие-нибудь поверхностно-активные вещества, например, мыло.
Существуют разные рецепты для приготовления мыльного раствора.
Классификация растворов:
Рецепт №1: 600 г горячей дистиллированной воды, 300 г глицерина, 200 г моющего средства в порошке, 20 капель нашатырного спирта.
Рецепт №2: 300 г воды, 300 г жидкого мыла для мытья посуды, 2 чайной ложки сахара.
Рецепт №3: 100 г тёплой дистиллированной или прокипяченной воды, 2 г тонко наструганного «Детского» мыла,10 г глицерина. После охлаждения добавить концентрированный раствор аммиака, чтобы жидкость станет прозрачной.
Рецепт №4: 4 столовых ложки мыльной стружки, 400 г горячей воды. Дать постоять неделю, добавить 2 чайной ложки сахара.
Рецепт №5: 600 г воды, 200 г жидкого моющего средства для посуды, 100 г глицерина.
Рецепт №6: 500 г воды, 200 г жидкого моющего средства для посуды, 25 г глицерина, 10г разрыхлителя
Результаты исследований:
Зависимость размеров мыльных пузырей от раствора:
Рецепт Результат
№1 Раствор имеет неприятный запах. Мыльные пузыри маленьких размеров быстро лопаются.
№2 Мыльные пузыри могут достигать 20 см в диаметре. Высокий коэффициент поверхностного натяжения.
№3 Мыльные пузыри через соломинку для коктейлей до 15 см.
№4 Мыльные пузыри выдувались через соломинки маленькие, а с помощью колец из проволоки можно добиться длинных пузырей.
№5 Мыльные пузыри выдуваются хорошо с помощью соломинок для коктейля. Максимальный диаметр на столе 25 см.
№6 Мыльные пузыри выдуваются хорошо с помощью соломинок для коктейля, с помощью рамок, с помощью рук. Можно добиться больших размеров. Прочные.
Из всех рассмотренных растворов наиболее удачным является рецепт №6. Используя данный раствор можно провести испытание получаемых мыльных пузырей на прочность и устойчивость на примере нескольких опытов.
Библиографический список:
Бойс. Ч. Мыльные пузыри. - М.: Детиздат, 1936 г,- 127 с
Большая детская энциклопедия.- М: «Махаон», 2005.
Ванклив Дженис. Большая книга научных развлечений/;пер. с англ. И.С.Пескуновой.- М.:АСТ: Астрель,2009.
Мейяни Антонелла. Большая книга экспериментов для школьников/; Пер. с ит. Э.И.Мотылевой. – М.:ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС»,2010.
Научные эксперименты дома. Энциклопедия для детей/Пер. с нем. П. Лемени-Македона. – М.:Эксмо,2011.
Интернет-ресурсы:
http://www.happy-kids.ru/page.php?id=426 
http://bubblesmile.narod.ru/recept.htm 
Приложение
«МЫЛЬНЫЕ ОПЫТЫ»
ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛОВ.
Для выдувания применяют соломинки для коктейля и проволочные рамки.
Производить опыты нужно медленно, осторожно. Оказывается, в этом деле тоже нужна сноровка и некоторый опыт.
1. Пузырь в пузыре.Из воронки выдуваем большой мыльный пузырь. Затем совершенно погружаем соломинку в мыльный раствор так, чтобы только кончик ее, который берем в рот, остался сухим, и просовываем ее осторожно через стенку первого пузыря до центра; медленно вытягиваем затем соломинку обратно, не доводя ее до края, выдуваем второй пузырь, заключенный в первом.
Вывод:
Проделанный опыт показывает, что благодаря действующим силам поверхностного натяжения, придающим пузырю значительную прочность, в него можно поместить еще несколько пузырей.2. Пузыри вокруг предметов.
В тарелку наливаем мыльного раствора настолько, чтобы дно тарелки было покрыто слоем в 2 – 3 миллиметра вышины; в середину кладем смешную фигурку и накрываем воронкой. Затем, медленно поднимая воронку, дуем в ее узкую трубочку – образуется мыльный пузырь; когда этот пузырь достигнет достаточных размеров, наклоняем воронку, высвобождая из-под нее пузырь. Фигурка оказывается лежащей под прозрачным полукруглым колпаком из мыльной пленки, переливающейся всеми цветами радуги.
Вывод:
Данный опыт показывает, что мыльная пленка пузыря достаточно прочна и эластична, чтобы в него можно было поместить небольшой предмет, смоченный мыльным раствором.
3. Пузыри на предметах.Увенчаем фигурку мыльным пузырем. Для этого предварительно капнем на нее немного раствора, а затем посадим на это место мыльный пузырь.
Вывод:
Данный опыт опровергает распространенное убеждение о «неприкосновенности» пузыря. Для того, чтобы посадить пузырь на предмет достаточно просто смочить его мыльным раствором, тем самым, сгладив шероховатости поверхности предмета.4. Пузыри необычной формы.Сделаем второе кольцо такого же диаметра с ручкой вроде ракетки. Его смочим мыльным раствором и опустим на пузырь, сидящий на подставке. Пузырь прилипнет к кольцу. Теперь поднимем верхнее кольцо. Мыльный шар вытянется в цилиндр. Сдвинем кольцо в сторону – цилиндр потянется за ним и скосится. Опустим верхнее кольцо в прежнее положение – цилиндр снова станет шаром.
Для изготовления колец лучше брать проволоку, обмотанную шелковой или хлопчатобумажной пряжей, а то и ржавую железную. Важно чтобы проволока не была слишком скользкой, иначе пузырь от нее отстанет.
Вывод:
Данный опыт служит доказательством необыкновенной эластичности мыльной пленки, что позволяет изменять привычную форму пузыря, а затем снова превращать его в шар.
Мыльный пузырь на морозе.
Мы приготовили мыльный раствор и вышли на мороз. На морозе выдули мыльный пузырь. Мыльная плёнка покрывалась ледяными иголочками – кристалликами льда. Из этих иголочек вырастали ледяные фигурки.