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汽水中的气泡

  1. 为什么打开汽水瓶时会有嘶嘶声?

     

     

  2. 为什么会有气泡?

     

     

  3. 如果你细心地观察一杯汽水,便会发现气泡似乎从一些特定点位释放出来。为什么呢?

     

     

  4. 除了上述位置,气泡不会在其他地方形成。为什么呢?

     

     

  5. 除此之外,我可以在什么地方看到成核现象?

     

     

  6. 请仔细观察一杯汽水,所有气泡都是同样大小吗?它们的分隔距离是否一样?

     

撰文:李本滢


  1. 为什么打开汽水瓶时会有嘶嘶声?

    汽水含有已溶解的二氧化碳。汽水瓶顶的空间亦充满二氧化碳,其气压是大气压力的两倍以上。当气体被释放时便会发出嘶嘶声。

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  2. 为什么会有气泡?

    当汽水瓶被打开时,其内部的气压便会减低。溶解在液体内的二氧化碳会转化为气体,形成气泡。

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  3. 如果你细心地观察一杯汽水,便会发现气泡似乎从一些特定点位释放出来。为什么呢?

    那些特定点位可能是(一)玻璃杯上的小裂缝,或(二)玻璃杯边或饮品内有杂质。它们通常会是一些凹坑或裂缝,分布于多个位置(称为成核位置),气泡容易形成。

    气泡
    (请按此放大图片)

     

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  4. 除了上述位置,气泡不会在其他地方形成。为什么呢?

    气泡是气体受液体包围,所以有一表层分隔气体和液体,而这表层需要能量才会形成(记得肥皂泡实验时所学的「表面能量」吗?)。例如,你折断一枝粉笔便会产生出两张新表层。这需要能量,虽然所需的能量并不多。成核位置有助气泡形成。

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  5. 除此之外,我可以在什么地方看到成核现象?

    在云里。除非大气中存在灰尘或微粒,一般不会形成云。云就像汽水中的气泡,但情况相反。云是由空气中的小水滴汇聚而成,而气泡则是液体中形成的小气团。水滴和气泡均需要成核位置才可形成。

    你也可在实验室的云室里观看到此现象。当α粒子、β粒子或γ射线等电离辐射通过云室,水滴便会围绕着离子(作为成核中心)形成。云室是用于研究放射活动的。

    你想到其他成核过程的例子吗?你可以把想法电邮致train1@hko.gov.hk给我们。

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  6. 请仔细观察一杯汽水,所有气泡都是同样大小吗?它们的分隔距离是否一样?

    不是。你很容易看到它们大小不一,分隔距离也不是不变。你可以看到气泡之间的距离,从形成点起便稳定地增长,而气泡也会上升时变大。你能解释这些现象吗?写给我们吧(电邮:train1@hko.gov.hk)。

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练习:把一些盐洒进汽水里,会出现什么情况?这现象与上述的讨论有何关系?

参考: Bohren, C.F., 1987, “Clouds in a glass of beer”, Dover Publications Inc.】

最近修订日期: <2014年4月1日>