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熱學/流體 標題:汽水冒泡泡了?
1:陳建勳榮譽點數80點 (研究所)張貼:2006-09-26 16:46:50:,本留言獲[]給賞金共 1 點

有好幾次的經驗 看著杯子堛漕T水

從杯底或邊緣冒出泡泡

但是會發現,冒出泡泡的地方總是在杯子某幾處

杯子有些地方幾乎沒在冒泡,也不會從汽水液體中冒出泡

為什麼會有這種現象?

與晶體結晶需要晶核的原理類似嗎?

還是存在一些表面作用呢?

有沒有人知道?謝謝


2:黃福坤 (研究所)張貼:2006-09-26 23:51:54: [回應上一篇]
似乎是很有趣的問題我沒有想到或思考過這樣的情況
你會怎樣嘗試進一步去分析或探討呢?
確認問題->提出假設->思考可檢驗的方法->進行檢驗或測試 ->歸納結果
3:陳建勳榮譽點數80點 (研究所)張貼:2006-09-27 11:55:10: [回應第1篇] ,本留言獲[]給賞金共 2 點

轉錄:http://www.sciam.com.tw/read/readshow.asp?FDocNo=174&DocNo=275

要在只稍稍過飽和的液體中(包括香檳、氣泡酒、啤酒及汽水皆是如此)形成氣泡,就必需要有事先存在的氣體空腔,而且空腔的曲率半徑必須大到足以克服這個成核作用(nucleation)的能量障礙,氣泡才可以自由地成長。之所以會如此,完全是因為氣泡表面的曲率會影響到它內部氣體的壓力,而根據拉普拉斯定律(Laplace's law),氣泡內外的壓力差會和氣泡半徑成反比,也就是說,氣泡越小,裡面的壓力就越大。若低於某個臨界半徑,空腔內部的氣體壓力過大,便會阻止液體中溶解的二氧化碳擴散到空腔裡。對新開瓶的香檳來說,這個臨界半徑約略是0.2微米。

為了要仔細觀測氣泡產生的位置(或稱為「氣泡溫床」),我們把裝有顯微鏡頭的高速攝影機對準數百串氣泡的底部。和一般想法相反的是,這些成核點(nucleation site)並非坐落於玻璃杯表面不規則的坑洞裡,因為它們的寬度遠低於氣泡形成所需要的臨界曲率半徑。其實啊,這些氣泡溫床根本就是附著在玻璃壁上的雜質,大部份是中空且呈圓柱狀的纖維,它們是從空氣中掉落,或者是在擦拭玻璃杯的過程中遺留下來的。由於這些外來粒子的幾何形狀無法被飲料完全沾濕,所以在杯子斟滿時就可以包住一些氣袋(見右圖)。

在氣泡的形成過程中,溶解的二氧化碳分子會跑進這些微小的氣袋中,最後就長成一個肉眼可見的氣泡。氣泡受到毛細力的拉扯,起初一直停留在成核點,隨後這個氣泡所受的浮力會不斷增大,最後從成核點分離出來,而這也提供了讓另一個新泡泡形成的契機。同樣的過程會不斷重複,直到溶解的二氧化碳都用盡,氣泡也就不會再繼續產生了。

*******

原來是杯子堛甄蠸銴瑑o氣泡的,真有意思啊∼


4:牛角尖榮譽點數68點 (大學理工科系)張貼:2006-09-27 19:08:35: [回應上一篇]
Ke~~ro.Kero.Kero.Kero.
本官懸賞1元 給能"自行推導" 拉普拉斯定律(Laplace's law)的人,
( 什麼? 就1元 ,未免太小氣的說~ )
當然囉~ 如果有"超出意料"的表現, 是可以多給的喔. Ku.Ku.Ku~~
( 2-1=1 , 說完 我還多賺1元喔 . 如果是版主大人 那我都省下來呦. ) Ku.Ku.Ku~~
5:陳建勳榮譽點數80點 (研究所)張貼:2006-09-28 11:30:57: [回應第1篇]

在汽水裡加鹽巴,會瞬間冒泡,似乎存在另一原理

找到下面這個網站裡有整理了一些實驗結果,相當有意思∼

轉錄:http://wcc.as.ntu.edu.tw/cloud/ex12.html

   http://www.bud.org.tw/answer/0105/010584.htm

  1. 鹽析效應:

    鹽是氯化鈉分子,氯離子與鈉離子與水結合的能力都比二氧化碳強,一旦把鹽放進汽水中,氯離子與鈉離子與二氧化碳競爭水分子,使得原本與水合的二氧化碳失去水分子,只好以氣體的形式逸散出去。

  2. 鹽粒提供了成核位置:
原本溶在水中的二氧化碳要形成氣泡,必須要有成核位置(nucleation sites);成核位置可以是一個容液表面的刮痕或是懸浮粒子,二氧化碳會先在成核位置形成微泡,然後離開並上升,在上升的過程中與其他微泡結合然後逐漸變大。未溶解的鹽粒也可充當成核位置。

6:demo榮譽點數25點 (高中)張貼:2009-10-11 13:51:37: [回應上一篇]

要在只稍稍過飽和的液體中(包括香檳、氣泡酒、啤酒及汽水皆是如此)形成氣泡,就必需要有事先存在的氣體空腔,而且空腔的曲率半徑必須大到足以克服這個成核作用(nucleation)的能量障礙,氣泡才可以自由地成長。之所以會如此,完全是因為氣泡表面的曲率會影響到它內部氣體的壓力,而根據拉普拉斯定律(Laplace's law),氣泡內外的壓力差會和氣泡半徑成反比,也就是說,氣泡越小,裡面的壓力就越大。若低於某個臨界半徑,空腔內部的氣體壓力過大,便會阻止液體中溶解的二氧化碳擴散到空腔裡。對新開瓶的香檳來說,這個臨界半徑約略是0.2微米。

為了要仔細觀測氣泡產生的位置(或稱為「氣泡溫床」),我們把裝有顯微鏡頭的高速攝影機對準數百串氣泡的底部。和一般想法相反的是,這些成核點(nucleation site)並非坐落於玻璃杯表面不規則的坑洞裡,因為它們的寬度遠低於氣泡形成所需要的臨界曲率半徑。其實啊,這些氣泡溫床根本就是附著在玻璃壁上的雜質,大部份是中空且呈圓柱狀的纖維,它們是從空氣中掉落,或者是在擦拭玻璃杯的過程中遺留下來的。由於這些外來粒子的幾何形狀無法被飲料完全沾濕,所以在杯子斟滿時就可以包住一些氣袋(見右圖)。

在氣泡的形成過程中,溶解的二氧化碳分子會跑進這些微小的氣袋中,最後就長成一個肉眼可見的氣泡。氣泡受到毛細力的拉扯,起初一直停留在成核點,隨後這個氣泡所受的浮力會不斷增大,最後從成核點分離出來,而這也提供了讓另一個新泡泡形成的契機。同樣的過程會不斷重複,直到溶解的二氧化碳都用盡,氣泡也就不會再繼續產生了。

已經現在不能到那網站去了...=(   紅色的字 都是我不明白的地方!能幫助解說一下嗎?

還有 最後一段 並不符合我觀察得出的現象(杯中的泡泡只會停留在原處 並不會上升或和周圍的泡泡結合!!)我用飲水機斟水後 整個杯子都是充滿着泡泡的 我懷疑是斟水的時候 氣體來不及逃走 所以被困在水中 卻因為氣體對水的溶解度什低 所以並沒有溶在水中  而且停在雜質周圍!

這想法的壞處:

不可能會有那麼多的氣體沒有逃走吧!!氣泡大約都有20~30個!!我猜直徑有1mm左右 而且水本身就不能溶解那麼多的氣體呀!!...所以呀!就是想不通....(氣泡中的氣體是從那堥茠!!)

面對汽水等 本身就有較多的氣體溶解 可是普通的水 就應該不能跟汽水媲美吧!!


7:陳建勳榮譽點數80點(研究所)張貼:2009-10-11 21:28:25: [回應上一篇]

參考網頁:
<科學人>香檳泡泡的金色魔力
http://sa.ylib.com/read/readshow.asp?FDocNo=174&CL=19


如果從能量的觀點來看不太容易理解
那建議可以從氣泡壓力的觀點來看這件事
你知道"小"泡泡內的壓力,其實大於"大"泡泡嗎?
(利用計算表面張力造成氣泡內縮的壓力可以得到)
(高中生的教材程度就可以算的出來)


大家應該都有經驗
氣球在一開始最難吹,吹大後就變得較好吹...
黃教授也做過ㄧ個類似的演示實驗:
[小氣球與大汽球]
http://forum.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?question=196&topic=2782&forum=33&19
http://forum.phy.ntnu.edu.tw/demolab/demo/%AE%F0%B2y.html


回到液體中形成氣泡的過程
從液體裡"無中生有"冒出氣泡,在一開始最困難
因為氣泡越小壓力越大,所以超小的氣泡壓力超大
所以液體中溶解的氣體,很難脫離液體進入小氣泡之中
但如果在杯子的表面上存在一些凹槽缺陷,或是中空管狀的雜質
倒入液體後,容易在其中凹陷的部份留下一個小氣囊
而讓氣泡在此氣囊中膨脹成大氣泡,相對來說,比從液體中長出氣泡還要容易得多
所以就會看到較多的泡泡從這些凹槽裡持續冒出來...


demo所提到的現象是:
有時候將水倒進杯子裡,會在杯壁上看到許多小泡泡黏在杯子裡
而且輕微地去搖晃杯子,氣泡也不會被破壞,除非液面低於氣泡才會使氣泡破裂


我猜測,那是因為在那些有氣泡的地方,有小的凹陷結構
當原本溶於水中的微量氣體,因為水受到擾動(倒水的動作),從水中脫離時
因為上述的原因,脫離水中的微量氣體容易聚集在氣囊處,而形成小氣泡
不過由於氣泡還不夠大,所以氣泡無法脫離凹陷結構而上浮
所以看起來就好像黏在杯子壁上,而且輕微搖晃的力量也不夠拉開氣泡
若液面低於氣泡時,會看到氣泡表面形成一層小水膜
時間一久,水膜內的水蒸發後造成厚度不均勻,很容易就破掉了

以上一點淺見,歡迎指教


8:demo榮譽點數25點 (高中)張貼:2009-10-13 18:07:49: [回應上一篇]

雖然我真的是高中生呢!可是我的程度卻跟他還有一大段距離.....所以這部份 我真的很難理解~~"抱歉

"小"泡泡內的壓力,其實大於"大"泡泡嗎?這個是因為相同mol的氣體 在容量不同的地方 所造成的壓力不同的意思嗎?越少壓力越大!?

因為氣泡越小壓力越大,所以超小的氣泡壓力超大(是指周圍"水"對氣泡造成的壓力 還是氣泡對內"水"造成的壓力...呢?)

關於我的現象:我今天看到新發現了 原來有一部份的泡泡都是在倒進水時 在倒水的位置會有很多泡泡形成(試試就知我在說什麼呢!!) 雖然有的會破掉 另外有的就會走到杯子壁 並粘上 成為我說的泡泡(有些不知從那媔]出來的!!)不過 你的意見 我觀察到喔!!我把那些泡泡面上的水全推開 那泡泡能維持一段短短的時間喔!!

再要等等我...想想結論和其他的實驗變數!!

[addsig]

為什麼打好的...都全不見呢=___="

我是高中生沒錯 可是我還沒有那樣的能力口育...抱歉 這部份我真的不太了解=(

"泡泡內的壓力,其實大於"大"泡泡嗎?這是因為同mol的氣體 在大小不同容器中 會造成不同的壓力這樣嗎?容器越少 壓力越大?!

氣泡越小壓力越大,所以超小的氣泡壓力超大 這壓力是指"水"周圍對氣泡還是氣泡對周圍'水"造成的壓力?? 若是氣泡對水的話 那我就更不明白呢 既然氣泡對水的壓力越大 不就越容易掙脫嗎??

關係我的現象 今天我發現 在倒水時 會在水與水的接觸處形成很多氣泡 而且挺大喔!!那些泡泡中 有些會破掉 有些則走到杯子壁 並粘上  不過不知為什麼泡泡好像變小了!(現象) 分析還沒有~~"

而你的意見呢!我觀察到喔!我試着推開泡泡面上的水 使泡泡直接接觸空氣 它果然是等留了一段十分十分短的時間喔!!


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