Einem Fünfjährigen erklären - warum laufen Blasen nicht wie Wasser?

Der Grund, warum Flüssigkeiten von Ihrer Hand fließen, während Feststoffe nicht, ist, dass Flüssigkeiten ihre Form ändern können und Feststoffe dies nicht können. Die Moleküle in einer Flüssigkeit wollen zusammenbleiben, aber ihre Form ist ihnen egal, sodass sie sich durch die Schwerkraft über Ihre Hand ausbreiten und an den Seiten abfließen. Feststoffe können ihre Form nicht ändern, sodass sie einfach auf Ihrer Hand bleiben und durch Reibung an Ort und Stelle gehalten werden.

Eine Blase ist eine dünne, mit Luft gefüllte Kugel aus einer Wasser-Seifen-Mischung. Das Wasser/Seife-Gemisch hat eine Oberflächenspannung. Dies bedeutet, dass die Moleküle aneinander ziehen, um zu versuchen, die Größe der Blase zu verringern. Aber die Luft in der Blase hat Luftdruck. Wenn die Blase kleiner wird, steigt der Luftdruck und drückt diese dünne Schicht aus Wasser und Seife zurück. Dies führt zu einer stabilen Situation: Die Oberflächenspannung zieht nach innen und der Luftdruck drückt nach außen, was zu einer bestimmten Größe und Form führt. Wenn die Blase irgendwie kleiner würde, würde der Luftdruck ihre Größe wiederherstellen, und wenn sie größer würde, würde die Oberflächenspannung dies tun. Wenn die Blase zu etwas anderem als einer Kugel verformt wird, sind die Oberflächenspannung und der Luftdruck nicht mehr regelmäßig und gleich, und sie ziehen und drücken weiter, bis sie es wieder sind, was wiederum

In gewissem Sinne verhält sich eine Blase also so, als wäre sie ein Festkörper , weil sie eine starre Form und Größe hat . Die Blase kann sich nicht über Ihre Hand ausbreiten und an den Seiten abfließen, weil sie ihre Form und Größe beibehalten möchte. Und die Blase als Ganzes bewegt sich aufgrund der Haftung an Ihrer Hand (dem flüssigen Gegenstück zur Reibung) nicht so leicht. Wenn Sie gegen die Blase blasen oder Ihre Hand neigen, überwältigt der Luftstrom oder die Schwerkraft die Haftung und die Blase als Ganzes gleitet von Ihrer Hand. Es wird sich niemals ausbreiten und abfließen, es sei denn, Sie platzen es, an diesem Punkt gibt es keine nennenswerte Blase mehr, sondern nur noch die Wasser-Seifen-Mischung, die eine Flüssigkeit ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Blase aufgrund der Kombination aus Oberflächenspannung und Luftdruck eine etwas starre Form hat. Das heißt, es kann nicht fließen, sondern sich nur als Ganzes bewegen. Die Haftung zwischen der Blase und Ihrer Hand verhindert, dass die Blase einfach von Ihrer Hand gleitet.

Darin bin ich nicht besonders gut, aber hier ist mein Versuch, es so zu formulieren, dass es für ein Kind verständlich ist:

Wenn etwas fließt, muss es seine Form ändern. Flüssigkeiten fließen, weil es ihnen egal ist, welche Form sie haben. Feststoffe, wie ein Würfel, fließen nicht, weil sie eine bestimmte Form haben wollen. Ein Würfel ist immer ein Würfel. Aus diesem Grund kann sich der Würfel nur als Ganzes bewegen. Der Würfel fällt nicht von Ihrer Hand, weil es Reibung zwischen dem Würfel und Ihrer Hand gibt. Genau wie ein Stück Gummi oder ein Antirutschstreifen auf einem Tisch.

Eine Blase ist ein Ball mit Luft im Inneren und einer dünnen Wasserschicht auf der Außenseite. Alles besteht aus winzigen Dingen, die "Moleküle" genannt werden (lasst uns hier nicht übergreifen). Die Moleküle in einem Festkörper halten sich sehr fest, deshalb können feste Dinge ihre Form nicht ändern. Die Moleküle in einer Flüssigkeit ziehen sich an, aber sie halten sich nicht. Weil die Moleküle aneinander ziehen, will das Wasser in der Blase kleiner werden. Aber auch die Luft in der Blase enthält Moleküle. Luft ist ein Gas. Die Moleküle in einem Gas halten sich überhaupt nicht, sie wollen nur möglichst weit voneinander entfernt sein. Die Moleküle in der Luft innerhalb der Blase wollen also, dass die Blase größer wird. Wenn die Moleküle in der Luft stärker drücken als die Moleküle im Wasser ziehen, wird die Blase größer. Wenn die Moleküle im Wasser stärker ziehen, wird die Blase kleiner. Nach einer Weile,

Wird die Blase nun kleiner, drücken die Luftmoleküle sie wieder heraus. Wenn die Blase größer wird, drücken die Wassermoleküle sie wieder hinein. Die Blase kann also ihre Form nicht ändern. Sie können dies in einem Ballon sehen (danke an Bobson) . Nimm einen leeren Luftballon. Es ist sehr klein, weil das Gummi den Ballon zusammenzieht und keine Luft im Ballon ist, um ihn herauszudrücken. Wenn Sie nun den Ballon aufblasen, kommt immer mehr Luft hinein. Die Luft wird also immer stärker herausgedrückt, wodurch der Ballon größer wird. Wenn Sie den Ballon anstupsen, können Sie spüren, wie die Luft gegen Ihren Finger drückt. Und nimmt man den Finger wieder weg, drückt die Luft den Ballon wieder in Form. Das ist genau dasselbe wie in einer Blase. Nur dass das Wasser viel leichter „bricht“ als das Gummi im Ballon. Also kannst du'

Genau wie der Würfel wollen also auch die Blase und der Ballon eine bestimmte Form haben. Das heißt, die Blase kann sich nur als Ganzes bewegen. Die Matrize konnte aufgrund von Reibung nicht von Ihrer Hand rutschen. Mit der Blase passiert etwas Ähnliches:

Halten Sie Ihre Hände in eine Tasse und gießen Sie etwas Wasser hinein. Öffnen Sie nun Ihre Hände. Das Wasser floss von Ihren Händen, aber ein Teil des Wassers klebt immer noch an Ihrer Hand. Das liegt daran, dass die Moleküle im Wasser und die Moleküle in deiner Hand auch aneinander ziehen. Es heißt Adhäsion. Aufgrund dieser Haftung zwischen dem Wasser am Boden der Blase und Ihrer Hand kann die Blase nicht von Ihrer Hand rutschen, genau wie der Würfel.

Für ein Kind formuliert:

Wasser und Honig und Benzin und Öl sind Flüssigkeiten. "Flüssigkeiten" bedeutet, dass die kleinen Moleküle, die wir sehen würden, wenn wir sehr gut sehen würden, aneinander haften und eine Schräge hinunter oder über Ihre Hand rollen. Wie ein anderer sagte, können sie wie Kinder in einer Kette, die sich an den Händen halten, drücken und ziehen und sich als Kette bewegen, wo immer die Kraft sie hinführt.

Festkörper, wie Holz oder Steine, haben Moleküle, die stark aneinander gebunden sind und sich nur als ein Körper bewegen können.

Blasen können sich nur in Flüssigkeiten bilden, wo auch ein Gas vorhanden ist. Nehmen wir als Beispiel Badewasser und Luft.

Wenn man mit einem Strohhalm durch das Badewasser bläst, bilden sich Blasen.

Die Luft aus Ihrem Mund, durch den Strohhalm und dann durch das Wasser, drückt die gemischten Seifen- und Wassermoleküle nach oben. Die Seife hat die Lösung dehnbar gemacht, und die gemischten Seifen- und Wassermoleküle umgeben die Luft aus dem Strohhalm und kommen als dünner Film heraus, der die Luft einschließt.

Dies ist wie die Wasseroberfläche, außer dass es die Luft der Blase umgibt, und wenn man vorsichtig ist, bricht die Blase nicht, sondern kann sich trennen und auf dem Wasser schwimmen oder langsam von der Hand aufgenommen werden.

Es bricht nicht, weil die Lösungsmoleküle, die die Außenseite der Blase aneinander haften lassen, eine ballonartige Oberfläche bilden, die die geblasene Luft umgibt.

Obwohl die Oberfläche der Blase flüssig ist, besteht die Blase daher hauptsächlich aus Gas und verhält sich wie ein Gasballon in der Luft, der davonschwebt.

In der Badewanne können Blasen wie ein langsamer Wasserfall gleiten, weil das Gas sie gegen den Widerstand der Luft sehr leicht macht und die Flüssigkeitsoberfläche an den Seiten haftet.

Blasen sind also weder eine Flüssigkeit noch ein Gas.

Sie sind ein Ballon mit einer dünnen Flüssigkeitsoberfläche und einem Inneren aus Gas.

Durch die Oberflächenspannung bleiben Blasen so wie sie sind . Sie werden im Wesentlichen aufgrund einer Flüssigkeit (Waschmittellösung) gebildet.

Diese Oberflächenspannung ist ein Ergebnis von Kohäsionskräften zwischen Flüssigkeitsmolekülen und Adhäsionskräften mit anderen Molekülen (z. B. Ihrer Haut). Diese Kräfte entstehen aufgrund schwacher Bindungsbildungen auf molekularer Ebene zwischen zwei flüssigen Molekülen oder einem flüssigen Molekül und einem anderen Molekül.

Diese ähneln den Kräften, die Klebstoffen wie Kleber ihre Klebrigkeit verleihen. Eine Blase ist also im Grunde nur eine klebrige Flüssigkeit an Ihren Händen. Es fühlt sich einfach nicht klebrig an, weil es eine sehr dünne Schicht davon gibt.

Vielleicht möchten Sie sich auch Slow-Mo-Videos von platzenden Blasen ansehen, um zu sehen, wie sich Flüssigkeitstropfen bilden, um sich selbst und Ihre Tochter zu überzeugen, dass Blasen tatsächlich flüssig sind.

Ich nehme an, du redest von Seifenblasen .

Seifenblasen als Ganzes sind eine Mischung aus Wasser und Seife (in Wasser gelöst) und Luft (die technisch gesehen selbst eine Mischung ist); Sie haben also keinen bestimmten Zustand. Wenn wir jedoch die Luft ignorieren, dann ist die Lösung von Seife in Wasser eine Flüssigkeit; in der Tat eine Flüssigkeit mit entsprechend hoher Oberflächenspannung (die, wie bereits erwähnt, weniger als die Oberflächenspannung von gewöhnlichem Wasser ist).

Die Oberflächenspannung ist das Ergebnis von Molekülen, die sich gegenseitig stark anziehen. Es wird dazu führen, dass die Oberfläche dazu neigt, ihre Fläche zu minimieren. Die Moleküle sind wie Menschen mit vielen Händen, die sich greifen und näher an sich ziehen.

Aber wenn Luft in einer (sagen wir kugelförmigen) Blase eingeschlossen ist; dann will die Oberflächenspannung die Größe der Blase verkleinern, während die Luft im Inneren dem widersteht, indem sie ihren Druck erhöht. So erreichen sie ein Gleichgewicht. Wenn es jetzt zu einem Platzen kommt, verlieren einige Moleküle den Kontakt zu einigen ihrer Nachbarn, und die Moleküle, die von der anderen Seite ziehen, lassen die Blase zusammenbrechen.

Warum rutschen Blasen nicht wie Wasser von den Händen? In diesem Fall gibt es einiges zu beachten. Erstens bewirken die relativ starken Adhäsionskräfte zwischen der Seife und der Haut eine Anziehungskraft zwischen der Blase und der Hand (wie Klebstoff). Die andere Sache ist, dass Blasen ziemlich leicht sind; mit einer durchschnittlichen Dichte, die etwas höher als die von Luft ist (die genaue Zahl hängt von so vielen Faktoren ab) und viel niedriger als die von Wasser; Tatsächlich ist es niedrig genug, dass Sie eine winzige Brise sehen können (und die winzige Reibungskraft zwischen Luft und der Blase) lässt sie in der Luft schweben. Diese Effekte führen dazu, dass die Blasen viel langsamer von den Händen abfließen als Wasser.

Viel Glück beim Erklären dieser Ihrer brillanten Tochter!

Es ist wie ein Luftballon, nur kleiner und zerbrechlicher.

EDIT: Ich meine, sicher, da steckt mehr dahinter. Aber wenn du einen Fünfjährigen dazu bringst, das alles zu verstehen, wirst du ein paar Jahre brauchen.

Wie alle Antworten erwähnt haben, ist der Schlüssel die Oberflächenspannung. Ich würde empfehlen, durch Experimentieren zu demonstrieren, was die Oberflächenspannung ist. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu tun (z. B. Bauchklatscher oder direkter Sprung in einen Pool), aber es gibt ein YouTube-Video unter http://www.youtube.com/ , das die Oberflächenspannung recht gut demonstriert. ansehen?v=e1RVOc0VZ30 . Die Methode, dies zu demonstrieren, ist wie folgt:

1. Nimm eine Schüssel voll Wasser.
2. Legen Sie vorsichtig ein Tuch mit Wasser darauf, mit einer Nadel darüber.
3. Das Gewebe nimmt Wasser auf und sinkt, aber die Nadel bleibt über dem Wasser. Dies liegt daran, dass es schwieriger ist, an die Wasseroberfläche zu gelangen, als wenn Sie unter die Oberfläche fallen. Sobald die Nadel unter die Oberfläche gestoßen wird, sinkt sie schnell.

Blasen sind im Wesentlichen alle Kanten und daher stärker als sie es sonst wären und wirken ähnlich wie Ballons. Aber da alles nur an der Oberfläche ist, sind sie viel schwächer als Ballons, was ihre Tendenz erklärt, leicht auseinanderzubrechen.

Ich denke, das ist das Beste, was man einem 5-Jährigen erklären kann, aber das ist tatsächlich ein aktives Forschungsgebiet. Gemische aus Wasser/Gas und Luft werden allgemein als Schäume bezeichnet und haben einige sehr interessante Eigenschaften. Aber diese Details erspare ich deinem 5-Jährigen ;-)

Manche Blasen laufen wie Wasser

Einige fliegen, einige fallen herunter und einige fallen auf.

Alle vorherigen Antworten sind richtig. Die Struktur von Blasen ist das Ergebnis der Oberflächenspannung . Und das gibt ihnen eine Kugelform, wenn sie isoliert stehen. Aber warum eine Kugelform? Der Grund dafür ist, dass die Kugel die Form ist, die für ihr Volumen die geringste Oberfläche hat. Da die Oberflächenspannung dazu neigt, die Oberfläche zu minimieren, ohne das Volumen zu verändern. es führt natürlich zu dieser Kugelform.

Wenn Sie Blasen herstellen, die an einem Drahtrahmen befestigt sind, können Sie seltsame und schöne Formen erhalten, die die minimalen Oberflächen sind, die durch die vom Draht gebildeten Linien verlaufen. Viele Beispiele finden sich im Internet (Suche nach: Bubble Wireframe). Blasen können tatsächlich einige Minimierungsprobleme lösen.

Ein Aspekt der Oberflächenspannung ist, dass sie eigentlich eine sehr schwache Kraft ist. Es kann Luft ohne zu viel Druck in einer Blase halten, weil Luft sehr leicht ist, aber es kann nicht viel mehr. Es könnte eine mit Wasser gefüllte Blase nicht zusammenhalten, weil Wasser viel zu schwer dafür ist, es sei denn, Sie betrachten sehr kleine Blasen, wie Sie sie morgens oder nach dem Regen auf Blättern sehen. Wassertropfen sind eigentlich Wasserblasen . Und sie sind zu schwer zum Fliegen.

Im Weltraum und im Allgemeinen im freien Fall sind die Dinge ganz anders, da die Dinge kein Gewicht mehr haben. Dann können Sie große Wasserblasen bilden, weil die Oberflächenspannung nicht mehr gegen die Schwerkraft ankämpfen muss. Diese Blasen kollabieren nicht, da Moleküle auf der Oberfläche durch Moleküle im Inneren ersetzt werden können. Sie ändern jedoch leicht ihre Form, wenn Sie sie berühren, da die Flüssigkeit nicht komprimierbar ist (wie Luft) und den Impuls Ihres Fingers weiterleitet. Sie können auch wie jede Flüssigkeit fließen, wenn Sie versuchen, sie in Ihrer Hand zu drücken. Aber wenn sie in Ruhe gelassen werden, kehren sie zu ihrer runden Form zurück.

Mehrere Filme sind im Internet verfügbar: Water bubble in Space (Zero Gravity) und Space Physics: The Science of Liquid Spheres in Zero Gravity

Schließlich gibt es noch eine andere Art von Blasen: die im Wasser entstehenden Gasblasen . Diese Blasen enthalten Gas, sind aber in Flüssigkeit eingetaucht. Da sie leichter als das umgebende Medium sind, "fallen" sie zur Oberfläche der Flüssigkeit (aufgrund des archimedischen Prinzips). Aufgrund der Oberflächenspannung behalten sie auch eine Kugelform bei. Sie können jedoch verformt werden, wenn sich die Kräfte der umgebenden Flüssigkeit ausbreiten. Wenn Sie große Gasblasen im Wasser erzeugen, fließen diese auch durch Ihre Finger, wenn Sie versuchen, sie aufzufangen. Dies kann leicht in einer Badewanne experimentiert werden, indem Luft mit einem Gummischlauch oder sogar einem einfachen Strohhalm geblasen wird.

Zusammenfassend gibt es 3 Arten von Blasen . Sie alle haben eine Oberfläche aus Flüssigkeit gemeinsam, die aufgrund der Oberflächenspannung dazu neigt, eine Kugelform anzunehmen.

• manche haben Luft drinnen und Luft draußen . Dadurch sind sie sehr leicht und können problemlos im Wind fliegen. Am schönsten sind sie wegen der optischen Effekte dünner transparenter Folien . Aber sie sind auch die zerbrechlichsten und verschwinden, wenn die dünne Flüssigkeitsoberfläche aus irgendeinem Grund reißt. Da sie innen und außen nur Luft haben, bleiben sie immer nahe an ihrer Kugelform, weil die Kompressibilität der Luft jeden Versuch dämpft, eine Kraft auszubreiten, die ihre Form verändern würde.

• manche haben Wasser drinnen und Luft draußen . Sie sind normalerweise schwer und fallen herunter. Das sind Tropfen auf Erden. Einige sind so klein, dass sie leicht genug sind, um zu fliegen (ein Problem des Verhältnisses von Masse zu Oberfläche), und bilden Nebel und Wolken. Aber sie sind auch zu klein, um mit bloßem Auge sichtbar zu sein. Im freien Fall im Weltraum, an Bord eines Satelliten, unterliegen sie nicht mehr der Schwerkraft und können sehr groß werden. Sie können bei Berührung zeitweilig ihre Form verlieren, da sich durch die Flüssigkeit im Inneren Kräfte ausbreiten.

• manche haben Luft drinnen und Wasser draußen . Sie sind sehr leicht und "fallen herunter", weil sie leichter als die umgebende Flüssigkeit sind. Im Weltraum fallen sie jedoch, da es kein Gewicht gibt, in keine Richtung, genau wie die Wasserblasen in der Luft. Sie können ihre sphärische Form durch die Fortpflanzung von Kräften durch die inkompressible Flüssigkeit außen verändern.

Die beiden letztgenannten Arten (mit Wasser außen oder Wasser innen) können fließen, dh wie Wasser fließen, entweder nach oben oder nach unten. Blasen mit Luft innen und außen schweben und müssen nicht fließen. Es gibt nicht viel, um sie zum Fließen zu bringen, da sie sehr leicht sind und nur sehr wenig Kräfte übertragen können, sodass die Oberflächenspannung die dominierende Kraft ist. Außerdem sind sie so zerbrechlich, dass die Anwendung von Gewalt sie wahrscheinlich einfach zerstören wird. Dennoch vermute ich, dass es sehr schwierig, aber vielleicht nicht unmöglich ist, eine solche Blase zum Beispiel um eine Kante herum fließen zu lassen, die sie in zwei Teile schneiden würde, vorausgesetzt, ihre Parameter (Größe) sind so, dass die "halben Blasen" noch lebensfähig wären .

Mit Hilfe von Filmen, Wassertropfen auf einer öligen Oberfläche beobachten, Blasen in prickelndem Wasser beobachten oder in einem Glas mit einem Strohhalm entstehen, gibt es einem Kind tatsächlich viel zu erzählen und mit ihm zu experimentieren. Siehe zum Beispiel auf der MIT-Website , die ein Bild eines Insekts enthält, das auf dem Wasser läuft. Es gibt auch Filme von Water Striders Walking on Water

Hinweis: Ich habe austauschbar "Luft" und "Gas" oder "Wasser" und "Flüssigkeit" verwendet, da diese Antwort nicht zu technisch sein soll.

Ich würde ihr sagen, dass die Blasen Wasser enthalten und dass Wasser klebrig ist. Ich möchte sie daran erinnern, dass sie, selbst nachdem sie das Wasser durch die Schwerkraft von ihren Händen ablaufen lässt, sie immer noch mit einem Handtuch abtrocknen muss (es sei denn, Sie verwenden einen elektrischen Händetrockner), weil ein Teil des Wassers klebt. Es ist einfacher, den Schaum zu sehen als das Wasser, weil der Schaum mit Luft aufgebläht ist und mehr Platz einnimmt, aber sie kann sicherlich fühlen, wenn klares Wasser an ihrer Haut klebt.

Wahrscheinlich wird sie die Frage zu diesem Zeitpunkt nicht auf die elektrostatische Anziehung lenken, was ein Glück ist, denn dann sind Sie an dem Punkt angelangt, an dem Richard Feynman einem Reporter nicht erklären konnte, wie Magnete funktionieren. Eine konsequente "Erklärung" (dh das wirkt so, weil es so ist, und Sie nehmen das bereits als selbstverständlich an) wird wahrscheinlich ausreichen.