气泡从水底游到水面,为什么越长越胖?
看完这篇你会知道气泡越升越大其实是压力、溶解气体和水膜三件事共同作用的结果
你盯着一杯刚倒的汽水发过呆吗?那些小气泡从杯底冒出来,刚开始小得像针尖,等它们爬到水面,却已经胖成了小豆子——短短几厘米的距离,气泡居然长大了好几圈。这到底是谁在"喂"它们?
气泡头顶压着一座"水山"
想象你潜进游泳池,越往深处游,耳朵就越难受——那是因为越深的地方,头顶上压着的水越多,水的重量像一只无形的大手往你身上压。气泡也一样。气泡刚在水底诞生的时候,它头顶压着整整一整列水柱,这个压力是非常大的。气泡里的气体被这股力量"攥"得紧紧的,体积只能缩得小小的。
可是随着气泡往上漂,头顶的水越来越少,那只无形的大手越松越开。压力一旦减小,气体就像被松开的弹簧,立刻往四面八方撑开——气泡自然就越来越大了。这个道理物理课上叫"玻意耳定律",翻译成人话就是:压力越小,气体占的地方越大,两者你消我涨,像跷跷板一样。
气泡在上升途中还会"吃东西"
光是压力减小,还不足以解释全部的变大。气泡在上升的过程中,还会不停地"吸收"周围水里溶解的气体。就好比你拿着一个湿毛巾在潮湿的房间里走动,毛巾会越来越湿——气泡也会把路上遇到的溶解气体"收编"进自己的队伍,让自己越来越大。
汽水里溶解了大量二氧化碳,压力一减小,这些气体就迫不及待地想逃出来。气泡就像一辆公交车,沿途不断有乘客上车,等到终点站(水面)的时候,车厢早已人满为患。所以你会看到,汽水里的气泡比普通水里的气泡涨得更凶,因为它"沿途"能收编的乘客实在太多了。
到了水面,气泡为什么会破掉?
气泡一路风光地长大,可到了水面却噗地破了,连个招呼都不打。这是因为气泡的外壳是一层极薄的水膜,就像吹肥皂泡,水膜能撑住气泡的形状。在水里上升时,水膜被周围的水夹着,受到保护;但一旦冒出水面,外面没有水的支撑,水膜要独自对抗气泡内部越来越大的气压,撑不住了,就"啪"一声破开,把里面的气体全释放出去。你能在汽水表面听到那一阵轻微的噼啪声,就是无数气泡同时在"交出"最后一口气。
冷知识:深海潜水员上浮时,如果速度太快,血液里溶解的氮气也会像气泡一样迅速膨胀,堵塞血管,这就是危险的"减压病"——所以气泡变大这件小事,在人体里可是能要命的。