2008年12月28日

體驗表面張力

上週在提到水的表面張力時,想到了個實驗,就是用硬幣玩表面張力。

只要準備滴管、硬幣就可以了




因為表面張力,所以水能夠讓高高凸起在硬幣上。



要破壞表面張力也不難,給界面活性劑就行。只要在這上頭滴上洗碗精、洗衣粉,整個結構就會瓦解,因為介面活性劑會降低表面張力。


表面張力也讓水黽能夠在水面上來去自如,如果放了介面活性劑下去,我想,水黽大概會沈下去吧。還有一個地方也能發現表面張力,那就是打到蟑螂的時候。常常我們都會把蟑螂丟到馬桶裡,可是蟑螂都會在水面上飄啊飄的,怎麼也沈不下去,這時候只要滴上一滴洗髮精,降低水的表面張力,那隻蟑螂就會沈到水裡了。

2009.10.5附註
中山女中的軟芝,提供給我一個資訊,原來水黽腳上的微細構造,是它來去自如的更重要的關鍵,請見
Nature Volume 432 Number 7013
Biophysics: Water-repellent legs of water striders p36
Xuefeng Gao and Lei Jiang
doi:10.1038/432036a


另外,「界面活性劑降低表面張力」這檔事,在我們的肺部也扮演了非常重要的角色。在科學月刊269期,開泰所著的這篇文章「要人命的表面張力」寫道:

其實更常用到表面活性劑的是,人體呼吸器官中肺泡上所分泌的dipalmitoyllecithin分子。它的形狀類似肥皂分子,含親水基及雙鏈的疏水基。肺部是體外氣相和體內液相(血液)交會之處,肺部接觸面積愈大,則血液吸收氧氣放出二氧化碳的效率愈高。肺部是利用呼氣時肺泡膨脹來增加表面積。肺泡直徑約0.l公釐,吸氣時每個肺泡呈球狀,氧氣得以穿過肺泡,進入背後的微血管。然而肺泡表面附有一層水膜,會阻止 肺泡膨脹,肺泡是利用人體分泌的表面活性劑以降低水的表面張力,如此肺泡才能膨脹自如。

嬰兒在母體內即開始分泌這種表面活性劑,但是要在誕生前四週,表面活性劑份量才足夠維持正常呼吸。因此一些早產嬰兒,常罹患 呼吸困難症,即是缺乏這種表面活性劑所導致的。記得數月前有一則新聞報導說,澳洲雪梨一群科學家利用人工合成的表面活性劑,噴入肺腔,以緩和早產兒的呼吸 困難症。我們可以想像人類肺部一旦沒有這種表面活性劑的可怕後果──人人氣喘如牛,使盡渾身解數好不容易完成一次呼吸後,已經頭昏眼花,又要擔心有沒有力氣再進行下一口呼吸。

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