Чарльз Бойс - Мыльные пузыри

В жизни нам часто приходится иметь дело с явлениями, основанными на различии в натяжении поверхностных оболочек. Если на вашем платье образовалось жирное пятно, то его можно вывести при помощи бензина. Однако, если вы смочите пятно бензилом и станете лить на это место чистый бензин, та результат будет тот, что на вашем платье жирный бензин, у которого поверхностное натяжение больше, смешается с чистым бензином. При этом загрязненный бензин возьмет верх и расползется во все стороны; чем больше вы будете лить бензина, тем шире будет расползаться жирное пятно. Но если вы пойдете правильным путем и сначала образуете вокруг жирного пятна кольцо чистого бензина и потом станете лить на пятно чистый бензин, тогда жирный бензин, стягиваясь от кольца чистого бензина к середине, соберется здесь, и отсюда весь жир можно удалить тряпочкой.

Однажды мне пришлось проделать этот трудный опыт над новым белым сатиновым костюмом, залитым супом из опрокинутой тарелки. Я разложил на земле (на открытом воздухе) несколько чистых тряпок и тщательно расправил поверх них испорченный жирными пятнами костюм. Затем, взяв почти полную бутылку чистого бензина, стал щедро поливать им платье, сначала образуя кольцо вокруг пятен, затем попадая на самые пятна, причем старые тряпки заменял новыми. Повесив костюм, я дал испариться излишку бензина, и в результате на костюме нельзя было открыть и следа пятен.

Между горячим и холодным жиром тоже есть разница, которую вы можете подметить, рассматривая горящую свечу. У самого пламени жир горячее, чем у наружного края свечи. Сила натяжения его поверхностной оболочки меньше, а потому здесь замечается непрерывное движение: горячий жир передвигается по поверхности от светильни к краям свечи, там он опускается и под поверхностью движется обратно, что можно видеть по маленьким пылинкам, плавающим в растопленном стеарине. Благодаря этому свеча сгорает равномерно.

Вам, вероятно, известен способ удаления с костюма жирных пятен стеарина горячим ножом или утюгом и пропускной бумагой.

Здесь происходит явление подобного же рода.

Плавающий на воде кусочек чистой камфары представляет собою другой пример движения, обусловленного изменением в силе натяжения водной оболочки, на которую действует растворяющаяся в воде камфара.

Наиболее удачный результат при опытах с камфарой получается, если взять большой сосуд с совершенно чистой водой и затем, держа камфару над водой, слегка соскабливать ее уголки ножом. Тогда крошечные кусочки камфары, падая на поверхность воды, начнут проявлять поразительную подвижность. Однако, вода должна быть для этого почти совершенно свободной от жира: простого прикосновения пальцем достаточно, чтобы прекратить движение кусочков камфары. Рэлей определил вес масла, «убивающего» камфару на поверхности воды в большой ванне, и нашел этим путем, что, когда слой масла едва достигает толщины в две миллионных миллиметра, камфара «умирает». Если для опыта не найдется достаточно чистого сосуда, то можно удовлетвориться кадкой, в которую стекала дождевая вода и выливалась из нее через края. Придет ли в голову хорошей хозяйке, что вся чистая посуда в действительности покрыта слоем жира, хотя и очень тонким?

Опыт с камфарой может убедить нас, что крошечная капелька масла распространяется почти моментально по поверхности воды в большом сосуде. Сила натяжения поверхностной оболочки чистой воды больше, чем вместе взятые силы натяжения масла в соприкосновении с воздухом и воды в соприкосновении с маслом. Поэтому-то масло распространяется сразу по поверхности воды, принимая те же цвета, как и мыльные пузыри, затем слой масла делается таким тонким, что и цвета пропадают.

Может быть, и всем знакомый, в высшей степени неприятный вкус касторового масла обусловливается его свойством обволакивать всю полость рта; вероятно, и свойство имбирного вина ослаблять этот неприятный вкус зависит от того, что алкоголь вина уменьшает силу поверхностного натяжения слюны во рту, отчего масло уже не проникает во все уголки и складки, а проскальзывает в желательном направлении подобно устрице. Разумеется, вкус вина играет при этом большую роль, но его одного едва ли было бы достаточно, чтобы заглушить неприятный вкус касторового масла.

Почему утихают волны под действием масла?

Помимо свойства распространяться по поверхности воды, масло производит еще одно удивительное действие: оно препятствует образованию зыби под влиянием ветра. Когда волна, каких бы она ни была размеров, движется, ее крутая поверхность, находящаяся впереди гребня, сокращается, в то время как задняя поверхность растягивается. На этой увеличивающейся поверхности слой масла оказывается более тонким, я сила поверхностного натяжения воды здесь будет больше. Напротив, когда поверхность становится меньше, слой масла утолщается и сила натяжения водной оболочки ослабевает. Таким образом, на каждой стороне волны возникают силы, направленные на уничтожение волны. Правда, они мало ощутительны для больших волн, но они влияют тем заметнее, чем меньше волны. Вот почему волнение воды и влияние ветра на водную поверхность так сильно изменяются в присутствии слоя масла. Если кому-либо из вас приходилось продолжительное время плавать на яхте, тот мог наблюдать, как удивительно долго сохраняется гладкое пятно в том месте на поверхности воды, куда вы вылили масло из коробки от сардин.

Однажды я проделал такой опыт в очень ветреный день на пруду в Гайд-парке. На поверхность воды была вылита ложка оливкового масла. Здесь сейчас же образовалась большая полоса масла — от 20 до 30 метров в поперечнике, причем ясно можно было видеть, что слой масла препятствовал образованию зыби. Так как гладкая полоса была в тысячу раз больше в длину и в тысячу раз больше в ширину, чем ложка, то толщина слоя масла на поверхности воды должна была приблизительно составлять 1/1000000 часть толщины слоя масла в ложке, или около двух миллионных миллиметра. Таким образом, действие масла на волнующуюся поверхность пруда вполне очевидна.

Я не сомневаюсь, что стоит только купающимся по утрам посмотреть в ветреный день по направлению ветра на воду, как они увидят, что их тело производит то же действие, что и масло. По той же самой причине и след от парохода виден так долго на воде в форме гладкой ленты.

Приведу еще лишь один пример. Когда вы пишете акварельными красками на жирной бумаге или на некоторых полированных поверхностях, то краска не ложится ровно на бумагу, а собирается в капельки, но достаточно прибавить к ней очень немного бычьей желчи, чтобы она стала ложиться превосходно; желчь настолько уменьшает поверхностное натяжение воды что она начинает смачивать такие поверхности, которых не смачивает чистая вода. Это ослабление поверхностного натяжения вы можете наблюдать, если я в третий раз воспользуюсь нашей проволочной сеткой. Эфир теперь испарился, и я снова могу погрузить сетку в воду так, что она будет удерживаться под поверхностью. Но стоит мне коснуться воды кисточкой, смоченной желчью, и сетка, как раньше, сразу выскакивает наверх.