發布時間：2019-03-20 瀏覽量：1797
我們無妨先來看看一個氣泡要保持不破所需的條件。拿肥皂泡來說，它的氣泡壁是一層薄薄的水膜，泡內含有空氣，構成往外膨脹的氣壓，而氣泡壁又受著外面空氣朝內的壓力。當氣泡內的壓強恰好等于氣泡外的壓強與表面張力所構成的壓強之和時，氣泡才干安穩存在。但對于暴露在空氣中的肥皂泡，其壁太薄，氣泡內的氣體分子很容易透過水膜逃逸出去，造成里面壓強逐步下降了，降到一定程度，再也無法與外面的壓強抗衡，所以氣泡就破了。這種情況下，氣泡可以說是被“壓破”的。
反之，假如里面的壓強過大，氣泡也相同要破。比如一個氣泡從水下升至水表，外部的壓強降低，無法與內部的壓強抗衡，所以氣泡也要破裂。這種情況下，氣泡可以說是被“撐破”的。
因為要保持氣泡內外受力平衡的條件是如此軟弱，所以一般來說，氣泡的壽數都很短。小氣泡特別如此。氣泡越小，表面張力就越大，氣泡內需求很高的壓強才干與之抗衡。當氣泡小到納米量級，所需求抗衡的液體表面張力升到如此之高，以至于氣泡還來不及構成果破裂了。所以，按物理學家的觀點，納米小氣泡永久不會存在。
但有些古怪的是，工作并非如此。1994年，一位瑞士化學家把兩塊不沾水的資料浸入水中，想測量一下它們表面之間的作用力。當讓兩塊資料平行挨近時，排斥力隨著間隔的減小而增加。但是當兩者之間的間隔只要幾百個納米時，這個排斥力突然下降了。這個現象當時弄得他莫名其妙。
直到幾年前，一位澳大利亞學者才給出了一個比較合理的解說。他認為資料的表面或許散布著很多納米小氣泡，當兩表面挨近時，氣泡和氣泡會有兼并的傾向，因而在這一進程中會相互招引，這就使得兩塊表面之間的排斥力驟然下降了。經過一番計算，這種小氣泡內部的壓強高達100個大氣壓，差不多是水下1千米深場所承受的壓強。
這聽起來幾乎是不或許的，但2001年，在掃描顯微鏡的幫助下，有科學家在浸入水中的一塊硅片上還真調查到了一些半球形的納米小氣泡，它們就像蘑菇相同附著在硅片表面。
但沒有人可以解說發生這種現象的原因。2011年，當一位荷蘭科學用原子力顯微鏡調查納米氣泡時，發現了更古怪的現象：因為納米氣泡內部驚人的高氣壓，氣體分子會很快逃逸出氣泡壁。但一個納米氣泡里頂多只要幾千個氣體分子，而每秒鐘逸出的氣體分子卻多達1億個，真是奇哉怪也!而且，以這樣快的速度損失氣體，按理說，納米氣泡應該轉瞬即逝，但又一次出人意料的是，它們能存在很長時間，你想調查多久，它們就能存在多久。
這一切奇古怪怪的工作真讓科學家不知所措。有人只好猜測，或許氣泡內的氣體不斷得到補充。但這種解說也很成問題：要給氣壓如此之高的氣泡充氣，需求耗費能量，但能量來自何處?要是沒有能量來源，那就破壞了熱力學定律。
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作者：杭州桂冠小宣
