科學現象探究 漂浮在水面上的水滴
有的時候,從水龍頭上滴下來的水滴不會立刻融入下面的水中,而是會在水面上漂浮個零點幾秒的時間。類似的現象經常可以觀察到:手洗衣物時滴落到水面上彈動 的肥皂水滴;攪咖啡時濺起又落到杯子裏漂浮着的咖啡液滴;把燒熱的油倒到盤子裏時漂浮在油麪上的小油珠…這是爲什麼呢?
很多人可能會認爲,這兩部分液體的表面直接接觸並存在某種斥力,從而阻礙着它們融在一起。但事實上,造成這種現象的原因正是這兩部分液體沒有直接接觸—— 它們的中間總是有着另外一種流體的隔斷,並起着一種潤滑作用。在我們的問題中,這種流體就是空氣。一般來說,空氣被完全擠出去的時候就是它們相融的時候 [1]。
這種說法是經過科學驗證的。科學家們用硅油做了類似的實驗[2]。因爲硅油比水的粘度大得多,所以在硅油裏發生的同樣現象比在水中慢的多而更方便觀測。通 過一定的手段,科學家觀測到硅油的液麪上形成了釐米大小的半球形漂浮硅油液滴,如下圖(左)所示:
同時科學家們測量了這層空氣膜的厚度隨着時間的變化。右圖所示從垂直於液麪的方向可以看到彩色的同心圓條紋,這是因爲空氣薄膜而產生的光的干涉,就跟日常生活中我們在肥皂泡上看到彩色花紋的道理一樣。空氣薄膜的厚度不同,條紋的顏色、分佈也不同。通過測量不同時間的條紋,科學家們還可以得出空氣膜的厚度隨 着時間的慢慢變薄,最終使得兩部分液體融合在一起。
這個直觀的實驗可以證明,在水滴的問題中,水滴和水面之間的那層空氣薄膜正是造成這種神奇現象的原因。
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