Velké bubliny, čtvercové bubliny a nejtlustší bubliny na světě!
25. 4. 2009
Každý si rád hraje s bublinami. Michael však udělá ještě jeden krok navíc a ukáže, jak udělat obrovské bubliny, těžké bubliny i bubliny ve tvaru krychle a jak vytvořit tu nejpevnější bublinu na světě! A jako by toho nebylo dost – Michael použije skutečné raketové palivo, aby vyfouknul speciální bubliny pro PORT! Už nikdy nebudete vidět bubliny stejnými očima poté, co spatříte tuto výbušnou epizodu Michaelova experimentu!
Tereza: Co nás na bublinách vlastně tak fascinuje?
Michael: Je to jejich dokonalý kulovitý tvar? Neuvěřitelná křehkost jejich mikroskopicky tenké mýdlové vrstvičky? Anebo jejich krásné barvy, které víří a lesknou se?
Tereza: A proč vlastně bubliny formují koule, a ne třeba krychle anebo jiné složitější geometrické útvary?
Michael: Let´s take a look at the forces which form bubbles and at the amazing science surrounding them.
Podívejme se na síly, které utvářejí bubliny, a na úžasnou vědu, která je obklopuje.
Tereza: Žhavým tématem dnešního světa vědy jsou nanotechnologie. A představte si, že naše jednoduchá bublina právě do tohoto světa patří, protože se dokáže sama uspořádat. Michaele …
Michael: Yes, the structure of a bubble is a thin sheet of water molecules that are sandwiched by two layers of soap molecules. The molecular thick layers of soap molecules self-assemble, in other words, they spontaneously form as the water soap solution distends beyond the bubble wand.
Bublinu tvoří tenká vrstvička molekul vody, kterou obklopují dvě vrstvy molekul mýdla. Tyto tlusté vrstvy mýdlových molekul se samouspořádávají, tedy přirozeně se sestavují, když se vodní mýdlový roztok odděluje od bublifuku.
Michael: Tato sendvičová struktura, která se mimochodem velice podobá stavbě membrán našich buněk, snižuje povrchové napětí bublin a tím zamezuje jejich okamžitému prasknutí.
Tereza: Až nakonec stejně prasknou. A to, když se vypaří vrstva vody, anebo když narazí na suchý povrch.
Michael: Stěny našich bublin můžeme však posílit, když použijeme chytrou chemii. A v tomto případě to znamená glycerin.
Tereza: Koupíte ho běžně v lékárně. Ten životnost našich bublin o poznání prodlouží.
Filip: Tady je názorné srovnání. Do dvou stejných nádobek nalijeme destilovanou vodu - …
Tereza: … do jedné plnou, do druhé jen polovic …
Filip: … přidáme stejné množství saponátu … a do nádobky s polovičním množstvím vody navíc doplníme glycerin.
Tereza: Michaele, nasaď rukavice.
Michael: Jasně. Stoprocentní bavlna.
Tereza: Jako první použijeme směs vody a saponátu.
Michael: Hm, moc silná nebyla… Teď ty.
Tereza: Nic.
Michael: Taky ne.
Tereza: A teď tu s glycerinem.
Michael: Snad nejsilnější bublina na světě. Ani David Beckham to neumí.
Filip: Další záhada: jak vznikají ty úžasné barvy na povrchu bublin, které se neustále mění?
Michael: Jak světlo dopadá na povrch bubliny, část se ihned odráží od vnější vrstvy, tvořené molekulami saponátu.
Tereza: Další část světla touto vnější vrstvou prochází a odráží se opakovaně od rozhraní mezi vnější a vnitřní vrstvou saponátu a mezivrstvou vody.
Michael: Nakonec i toto světlo bublinu opouští.
Tereza: Výsledná barva, kterou pozorujeme, je kombinací všech těchto odrazů.
Tereza: Mýdlové bubliny jsou příkladem toho, čemu matematici říkají „těleso s nejmenším možným povrchem“.
Michael: Bubbles take their familiar spherical shape in order to minimize the surface area needed to enclose a given volume of gas. As a sphere, the bubble manages to balance the surface tension in the bubble walls with the air pressure inside the bubble.
Bubliny dostávají známý kulovitý tvar, aby minimalizovaly svůj povrch, potřebný k ohraničení daného objemu plynu. Kouli se daří udržet rovnováhu mezi povrchovým napětím na stěně bubliny a tlakem vzduchu uvnitř.
Tereza: Vědci si všimli, že příroda mnohdy využívá principu nejlepšího možného řešení. To znamená, že s nejmenším úsilím se snaží dosáhnout největšího efektu.
Michael: But with a bit of clever engineering we can force our spherical bubble into a cubic shape.
Ale s trochou zručnosti můžeme donutit kouli změnit se na krychli.
Tereza: Drátěnou krychli ponoříme do saponátového roztoku.
Michael: Then have I carefully bring it out, give it a shake…
Pak ji opatrně vytáhnu ven a zatřesu…
Filip: Kouzlení s mýdlovými bublinami vyžaduje určitou míru dovednosti a taky tréninku.
Tereza: Nakonec se i vám jistě podaří umístit bublinku do centra krychle tak, aby ji ten zvláštní útvar přijal do svého středu a proměnil ji na krásnou bublinu krychlovou.
Filip: O bublinách jsme si, Michaele, povídali dost. Ale co je uvnitř?
Michael: Inside this bubble other gases come from my lungs.
Uvnitř této bubliny jsou plyny z mých plic.
To znamená hlavně dusík, trošku kyslíku a i trošku oxidu uhličitého.
Filip: To jsou takové běžné plyny. Ale co třeba něco exotičtějšího?
Michael: Little bit of helium and some carbon dioxide.
Trošku helia a trochu oxidu uhličitého.
Tereza: Foukačem bublin se tentokrát stává náš balónek s heliem. A protože helium je lehčí než vzduch, bublinky stoupají vzhůru.
Michael: Vřelou vodu, … oxid uhličitý …
Filip: Ano, na řadě je pokus s docela jiným plynem. Pevný oxid uhličitý má 78 stupňů pod nulou.
Tereza: V horké vodě se rychle mění na plyn a uniká hadičkou ven. Jenže i on musí nafukovat bubliny. … A ty tentokrát klesají k zemi.
Filip: Totiž CO2 je těžší než vzduch.
Filip: Tady jsou tytéž bubliny desetkrát zpomalené.
Filip: Začíná pokus se speciálními bublinami, i když jejich základ je stejný – voda a saponát.
Michael: A buď připravena. Protože právě teď přišla část v dnešním experimentu, kterou nelze opakovat doma.
Tereza + Michael: Nesmíte opakovat doma!
Michael: Totiž – I have in my hand balloon of rocket fuel.
V ruce držím balónek s raketovým palivem.
Tereza: Což znamená kyslík a vodík.
Michael: Dokonce dvakrát víc vodíku než kyslíku. Což znamená jenom trošku startovací energie a získáme vodu a hodně, ale hodně energie.
Tereza: Bubliny na hladině tentokrát vznikají díky raketovému palivu – směsi vodíku s kyslíkem.
Michael: OK, Terinko. Naber pár bublinek. Hezky koukej na kameru a radši se rozluč s maminkou.
Tereza: Ahoj.
Michael: Bublinky – raketové palivo. Tři, dva, jedna.
Michael: A na závěr to největší.
We’re going to use the nano-science of our water films, covered by our self-assembled layers of soap molecules to form a bubble as big as a human being.
Využijeme nanovědu našich vrstviček vody, pokrytých mýdlovými molekulami, které se samy uspořádávají, k tomu, abychom vytvořili bublinu velkou jako člověk.
Prosím.
Tereza: První letošní koupání …
Michael: Into our children´s bath I put some distilled water and some soap mixture. And …
Do dětského bazénku jsem nalil destilovanou vodu s trochou saponátu.
Filip: A výsledkem je tahle megasuperdlouhá bublina.
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough