宜兰高中98学生数理自然科学专题研究题目探讨泡泡的坚硬.pdf

宜蘭高中 98 學年度學生數理自然科學專題研究 題目： 探討泡泡的堅硬度與耐久性 指導老師： 許仁祥 學生： 李應頎 莊士寬 林穎塵 呂承勳 神奇の彈跳泡泡 ㊣ 組員：李應頎、莊士寬、林穎塵、呂承勳 指導老師：許仁祥 一、原理與摘要 ： 洗碗精是一種界面活性劑，它的分子結構是一個長條狀，兩端的特性不同， 一端喜歡水，是親水性的，另一端討厭水，是親油性的，當我們把肥皂和水混合 後，喜歡水的那一端會溶在水中，討厭水的那一端，就全部聚集在水面上，只要 我們一攪拌洗碗精溶液，就會把空氣送進水中，討厭水的那一端包住空氣，就形 成了泡泡，我們越攪拌，越多的空氣跑進水裡，泡泡就越來越多。所以我們用吸 管沾了肥皂水，吹入空氣，就會形成一個一個的泡泡。泡泡是一層薄薄的泡泡膜 包著空氣所構成，當我們對著沾了泡泡水的吹管吹氣，空氣灌入吹管，就會被包 在一層薄薄的泡泡膜內，而形成泡泡。那泡泡膜又是什麼呢？泡泡膜是一層薄 膜，是由清潔劑分子包圍住水，所形成的一層薄膜。所以我們想試著加入塑料溶 在泡泡水裡，增強清潔劑分子之間的結合力，使泡泡具有一定的韌性，足以在手 套彈起，而部分靈感來自於太空泡泡。 (太空泡泡) 1 二、實驗動機 ： 看到飛翔在空中的七彩泡泡，讓我們聯想到許多的童年回憶，在這泡泡飛舞夢幻 的情境裡是多麼的美麗，然而泡泡一碰就破，了無新意，所以我們想嘗試做出一 種泡泡可以用手使其在掌間舞動，來讓樂趣倍增，希望能做到獨一無二、充滿特 色的泡泡。 ◎選擇材料：我們試著查詢過下列塑料，聚乙烯 、聚氯乙烯 、聚苯乙烯 、聚丙烯、 聚丙烯酸 、聚丁烯 、聚甲醛 、聚醯胺 ，發現大多數是有毒或是不溶於水的物質， 最後我們找到了 「聚乙烯醇」，他是可以在攝氏 80 度下的水中溶解，而且不具有 毒性的塑料，十分符合我們的需求，所以我們決定選擇聚乙烯醇來當作溶於泡泡 溶液中的塑料。 （聚乙烯醇PVA化學結構圖）化學式 (C H O) 2 4 x 三、實驗目的 ： 1 ．以不同比例的洗碗精(十二苯黃酸鈉)進行混合，探討泡泡彈跳之極限值。 2 ．以不同比例的PVA(聚乙烯醇)進行混合，探討泡泡彈跳之極限值。 3 ．加入不同比例的鹽 ，探討泡泡彈跳之極限值。 4 ．加入不同比例的糖 ，探討泡泡彈跳之極限值。 5 ．以不同比例的聚炳二醇進行混合，探討泡泡彈跳之極限值。 6 ．以不同比例的月桂苯黃酸鈉進行混合，探討泡泡彈跳之極限值。 四、實驗內容(4 大項實驗) ： 實驗一 、改變洗碗精(十二苯磺酸鈉)的比例，固定為 3%重量百分濃度的 PVA(聚 乙烯醇) ： 探討：找出洗碗精(十二苯磺酸鈉)用來彈泡泡次數的最佳比例 2 實驗 A ：洗碗精(十二苯磺酸鈉)40%(體積百分濃度) 1. 調配 40%體積百分濃度的洗碗精水溶液。 2. 調配 3%重量百分濃度的 PVA(聚乙烯醇)溶液，再加熱使聚乙烯醇溶解時， 有部分水量蒸發，加熱完畢後再把水補足自 3% 。 3. 把 3%重量百分濃度的 PVA(聚乙烯醇)與 40%體積百分濃度的洗碗精(十二 苯磺酸鈉)等體積混合，攪拌均勻，維持為室溫之下。 4. 使用市售泡泡機，固定在 2.5V 的狀態下，使其吹力穩定，吹出泡泡。 5. 手帶軍用手套並輕彈泡泡。 6. 詳細觀察狀況和紀錄結果。 上圖為調配 PVA 時之方法