Hvorfor svæver sæbebobler? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Hvorfor svæver sæbebob...

23. juni 2014

Hvorfor svæver sæbebobler?

Hej Spørg om Fysik
Her hjemme har vi to delte meninger om hvorfor sæbebobler svæver/svæver ikke i luften.

  1. Den ene er, at når sæbeboblerne pustes op, bliver der benyttet atmosfærisk luft fra lungerne, som har en højere temperatur end omgivelsernes temperatur.
    Det gør at sæbeboblerne svæver op
  2. Men, puster man sæbebobler ind i huset, hvor der ikke er gennemtræk /vind eller udenfor , når der ikke blæser(i le), falder sæbeboblerne ned mod gulvet/jorden
    Jeg har også forsøgt i kælderen, hvor der er meget koldere i forhold til kroppens temperatur( 25), boblerne falder ned mod gulvet.

Kun den ekstra Co2 fra udåndingsluften kan påvirke sådan sæbeboblerne.
Kan i hjælpe os?

Med venlig hilsen
H. C. A.

De fleste finder sæbebobler fascinerende, børn kan blive helt betaget af dem. Det er blandt de eksperimenter, jeg roligt kan anbefale, risikoen er til at overse, og det er udgifterne også.

Her er det, som det drejer sig om

Man kan købe boblevæske i legetøjsforretninger. Jeg gengiver her Experimentariums opskrifter, de er lette og virker godt (findes på nettet). Jeg har selv brugt tilsvarende opskrifter med Vel opvaskemiddel, og synes, det er også godt (bl.a. for at fryse en sæbeboble).

Godt og billigt boblevand Perfekt til leg med små og store sæbebobler.

  • 1 l koldt vand
  • ½ dl grøn Fairy Ultra Original (opvaskemiddel)
  • 1 spsk glycerin (købes fx i Matas)

De smukke bobler

Super boblevand

Perfekt til timevis af leg og til mere avancerede tricks fx med hænderne. Bør stå minimum 24 timer i en lukket beholder før brug.

  • 5 dl koldt vand (gerne demineraliseret vand eller regnvand)
  • 4 dl Bubbles (sæbeboblevand, som kan købes fx i BR)
  • 0,5 dl grøn Fairy Ultra Original (opvaskemiddel)
  • 0,5 dl glycerin (købes fx i Matas)

En flad boble i ramme, tykkest forneden

Sæbebobler uden brug af pumpe

Svaret på dit spørgsmål er, det ved jeg ikke, men jeg kan komme med forslag. Når man puster luft i boblen er den normalt varmere end omgivelserne, hvilket får den til at stige op. De fire gasser, der er i luften og i udåndingen, er nitrogen (kvælstof), densitet 1,25 g/l, oxygen (ilt), densitet 1,43 g/l, carbondioxid (kultveilte) densitet 1,98 g/l, og vanddamp, atmosfærisk luft 1,29 g/l, densiteterne er ved normalt tryk og 0 °C, men de ændres på ens måde ved ændring af tryk og temperatur.

I vores udåndingsluft i de situationer, hvor vi arbejder med sæbebobler (altså ikke under hårdt arbejde eller træning), er der sket en ændring fra ca. 21% oxygen til ca. 17% oxygen og fra 0,03 % kuldioxid til 4% kuldioxid, så gassen er blevet lidt tungere på grund af kuldioxid og lidt lettere på grund af mindre oxygen, det er en ændring, som giver omkring 6%

Sæbebobleflader i en metaltrådsramme

højere densitet, men samtidigt er gassen opvarmet fra f.eks. 20 °C til ca. 32 °C det er en ændring den anden vej på ca.3 %, det er ikke den forskel. Desuden sker der det, at en del kuldioxid omgående opløses i sæbehinden, så forskellen er endnu mindre.

Skal man lave forsøg for at opklare dette, ville et af de første forsøg derfor være at købe en sæbeboblepumpe og lave boblerne uden brug af lungerne.

Så tynd er sæbeboblens væg

Mit bud er et andet. Boblerne er meget lette, sæbehindens tykkelse ligger stort set imellem 1,5 µm (1,5*10-6 m) og 5 nm (5*10-9 m), det sidste er kun få atomlag, der er stort set ingen masse i sæbeboblen. Hvor ved man det fra. Det kan måles på farverne, som opstår ved interferens i sæbehinden. De skifter fordi boblens vand langsomt fordamper, og den bliver så tyndere (det sinkes af glycerinet i opskrifterne). Lige før en boble brister vil man se at farverne forsvinder i et område, det bliver ”sort”, det er den mindste tykkelse.

Et schlierenfoto (viser varmeforskelle i luft og strømninger)

Farverne kommer frem ved at lyset brydes i den yderste hinde og noget reflekteres, ved indersiden sker det samme. Da afstandene er i størrelsesorden lysbølgelængder (synligt lys er fra ca. 400 nm, som er violet til ca. 700 nm, som er rødt), vil der ske interferens imellem de to reflekterede stråler, og farven vil afhænge af vinklerne og tykkelsen af boblen. Det ses klart på flade bobler i en ramme, de er tykkest forneden, og der har man bedre kontrol over vinklen.

Hvorfor går boblerne så op og ned?

Jeg tror at de følger luftstrømninger i rummet. En person er varm i forhold til rummet, omkring ham/hun er der en bræmme af opadstigende luft varm luft. Generelt strømmer luften rundt under indflydelse af opvarmning og afkøling, op ved radiatorer, gulvvarme, sollyspletter, el-apparater og lamper, ned ved kolde vægge (op ved varme) kolde vinduer osv.. Der sker altså en strømning rundt i alle rum, som går op og ned måske mange steder.

En frosset sæbeboble

I sollys kan man ofte se støvpartikler (som er tungere end luften) danse i luftstrømmene. Den forklaring er ikke i uoverensstemmelse med iagttagelserne, i kælderen må man forvente, at der er varme vægge og kolde vægge samt varme personer (vi afgiver omkring 100 W), som driver luftstrømme rundt. Man kan lave flade bobler på tynde metalrammer delvis på tråde,

Der er glimrende bøger om emnet, mange desværre på engelsk, og mange billeder på nettet, se f.eks. billeder af sæbebobler i Google her >>

Men først og fremmest prøv selv.

Med venlig hilsen
Malte Olsen