科 別︰物 理 科
組 別︰國 中 組
作品名稱︰研究肥皂水的物理性質
關 鍵 詞︰表面張力、密度、折射率
編 號︰
作品名稱:研究肥皂水的物理性質 壹. 摘要
一.要了解液體的表面張力對泡泡有何影響?
二.肥皂水的濃度對泡泡水的折射率有何影響?
三.肥皂水的濃度對泡泡的大小有何影響?
四.肥皂水的濃度對液體的毛細現象有何影響？
1. 肥皂泡膜具有張力，因而有把表面積縮為最小的傾向，當面積在可能範圍 內變成最小時，因內外獲得壓力平衡而決定了膜的形狀。肥皂泡其內部空 氣體積一定時，為了將表面積變為最小，所以只有形成球體。
2. 適中的濃度,得到的折射率較大。
3 . 肥皂水濃度會影響泡泡大小,濃度過濃或過淡,所吹出的會較小,適中的濃度 可吹出較大的泡泡。
4 .
貳. 研究動機:
小時候，洗澡抹肥皂時，就會有好多肥皂泡泡飛來飛去，當時很疑惑的，它究竟 是如何形成的，肥皂泡泡中好像是一顆彩色球呢！但是為什麼一下子就破掉了?
泡泡水是不是濃度越高,吹出的泡泡越大,越持久呢？
參. 研究目的:
一.要了解液體的表面張力對泡泡有何影響?
二.肥皂水的濃度對泡泡水的折射角和入射角有何影響?
三.肥皂水的濃度對泡泡的大小有何影響?
四.肥皂水的濃度對液體的毛細現象有何影響？
肆.
研究設備及器材:
1. 玻棒 1 支
2. 燒杯 20 個(100ml )
3. 塑膠盆 1 組﹙大小各一個﹚
4. 方格紙 50 張 5. 洗潔劑 3 公升 6. 滴管 2 支
7. 量筒 1 組﹙10ml.100ml 各一個﹚
8. 試管刷 1 個 9 . 半圓形塑膠盒 1 個 10. 雷射筆 1 支 11. 酒精 1 0 ml 12. 棉花 1 包 13. 載玻片 8 片 14. 吸管 數支 15. 螺旋測微器 1 個 16. 棉線 1 0 公分 17. 筆心 1 盒 18. 長尾夾 2 個 19. 電子磅秤 1 部
伍. 研究過程及方法：
一. 折射率的實驗:
1. 以蒸餾水調出不同濃度的肥皂水。
2. 將肥皂水倒入半圓形塑膠盒中,並將塑膠盒至於方格紙上。
3. 用雷射筆以固定的入射角照射入射角,並在方格紙上畫出入射角及折射 角。
4. 套用公式算出折射率。
光的折射
光由一界質進入另一物質時會發生【折射】現象。這是因為光在不同的界質 中，傳播速率不同。光在空氣中的速度是每秒三十萬公里、在水中是每秒二十二 萬五千公里、在玻璃中是每秒二十萬公里。速度快到每秒可繞地球七圈半喔！
當光由空氣（疏介質）進入水中（密介質）時，因傳播速率變慢，則光的進
行方向會【偏向法線】。相反的，當水（密介質）進入空氣（疏介質）時，因傳
播速率變快，則光的進行方向會【偏離法線】。
光的反射 光射到兩種不同的界質時，便有部分光自介面射回原界質中的現象，稱為光的反
射。
反射定律：
（１）入射光線反射光線和法線在同一平面鏡上，且入射光線、反射光線在法線
的兩側。
（２）入射角等於反射角 。
表面平滑的物體，易行光的單向反射，形成刺目的強光，反而看不清楚物體。
吾人可以辨別物體之形狀和存在，是由於光的漫射之故。
日落後暫時能看見物體，乃是因為空氣中塵埃引起光的漫射之故。反正是單向反射 或漫射，都需遵守反射定律。
光的傳播
事實上，光傳播時本不需介質，且兩光線交會後分別進行，互不影響！當光 在空氣、水或玻璃等物質中傳播時，傳播速率會有所改變。因此，傳播方向亦會 改變﹝以後稱為【折射】﹞。
二. 表面張力的實驗(1):
1. 以蒸餾水調出濃度不同的肥皂水。
2. 以螺旋測微器測量滴管管徑。
3. 用滴管滴 100 滴的肥皂水至量筒中。
4. 以電子磅秤秤出質量,並減去其量筒質量 5. 觀察並加以紀錄。
三. 表面張力(2):
1. 將載玻片以棉花沾些許滴酒精擦拭。
2. 在玻片背部貼上方格紙,並在玻片邊緣放上棉線,另一端則放上筆心。
3. 將另一塊玻片蓋在其玻片上方,並以長尾夾夾住有筆心的那一端。
4. 將其玻片至於空燒杯中,並倒入些許事先已調好的肥皂水,觀察並記錄。
表面張力是液體表面的一種性質，不同液體表面張力不同，它趨向於使 液體表面縮至最小。當液體溫度升高時，表面張力就會降低。液體表面張力的形 成是因為液體分子間彼此的吸引力，有向著液體內部的吸引力，也有表面間彼此 的吸引力。當你拿著一個小圓圈放在水面上時，圓圈和水分子間的吸引力讓水吸 附著圓圈。當你想將圓圈從水面上拿起來時，部份的水會被拉起來。所能被拉起 來最多的水量就是沿著拉起的水面表面間分子吸引力的最大值（也就是與表面張
力有關）。 當談到毛細現象現象時，由於水分子與玻璃管間的吸引力想將表面的
水拉到玻璃管壁上，可是水面間分子的吸引力會拉著水回水的區域，兩者最後達 成平衡。
才有表面張力的『作用力』=液柱重量的結果。
四.濃度對泡泡的影響:
1. 以蒸餾水調出濃度不同的肥皂水。
2. 將方格紙貼在牆上,並以管徑相同的吸管吹出泡泡。
3. 請同學以目測測出泡泡大小,並畫在方格紙上。
陸. 實驗結果:
一. 折射率的實驗:
配 方 濃度 入射角θ1 折射角θ2 sin?1 sin?2 n=sin?1/sin?
2
純水 97.5 ㏄+清潔劑 2.5 ㏄ 2.50% 39 25 0.62932039 0.42261826 1.489098906 純水 97.5 ㏄+清潔劑 2.5 ㏄ 2.50% 40 26.5 0.64278761 0.44619781 1.440588884 純水 97.5 ㏄+清潔劑 2.5 ㏄ 2.50% 40 30 0.64278761 0.5 1.285575219 純水 97.5 ㏄+清潔劑 2.5 ㏄ 2.50% 39 25 0.62932039 0.42261826 1.489098906 純水 97.5 ㏄+清潔劑 2.5 ㏄ 2.50% 40 28 0.64278761 0.46947156 1.36917262 總平均: 2.50% 39.6 26.9 0.63740072 0.45218118 1.414706907
配 方 濃度 入射角θ1 折射角θ2 sin?1 sin?2 n=sin?1/sin?
2
純水 95 ㏄+清潔劑 5 ㏄ 5.00% 39.5 25.5 0.63607822 0.4305111 1.477495528 純水 95 ㏄+清潔劑 5 ㏄ 5.00% 39.5 27 0.63607822 0.4539905 1.401082667 純水 95 ㏄+清潔劑 5 ㏄ 5.00% 40 25 0.64278761 0.42261826 1.52096506 純水 95 ㏄+清潔劑 5 ㏄ 5.00% 40 26 0.64278761 0.43837115 1.466309118 純水 95 ㏄+清潔劑 5 ㏄ 5.00% 40 30 0.64278761 0.5 1.285575219 總平均: 39.8 26.7 0.64010385 0.4490982 1.430285518
配 方 濃度 入射角θ1 折射角θ2 sin?1 sin?2 n=sin?1/sin?
2 純水 92.5 ㏄+清潔劑 7.5 ㏄ 7.50% 39 26 0.62932039
1
0.43837114
7 1.435588076 純水 92.5 ㏄+清潔劑 7.5 ㏄ 7.50% 40 24 0.64278761 0.40673664
3 1.580353333 純水 92.5 ㏄+清潔劑 7.5 ㏄ 7.50% 39.5 27 0.63607822 0.4539905 1.401082667 純水 92.5 ㏄+清潔劑 7.5 ㏄ 7.50% 40 27 0.64278761 0.4539905 1.415861367 純水 92.5 ㏄+清潔劑 7.5 ㏄ 7.50% 40 24 0.64278761 0.40673664
3 1.580353333
總平均: 39.7 25.6 0.63875228
8
0.43196508
6 1.482647755
配 方 濃度 入射角θ1 折射角θ2 sin?1 sin?2 n=sin?1/sin?
2
純水 90 ㏄+清潔劑 10 ㏄ 10.00% 40 25 0.64278761 0.422618262 1.52096506 純水 90 ㏄+清潔劑 10 ㏄ 10.00% 40 26 0.64278761 0.438371147 1.466309118 純水 90 ㏄+清潔劑 10 ㏄ 10.00% 40 25 0.64278761 0.422618262 1.52096506 純水 90 ㏄+清潔劑 10 ㏄ 10.00% 39 39 0.62932039
1 0.629320391 1
純水 90 ㏄+清潔劑 10 ㏄ 10.00% 40 29 0.64278761 0.48480962 1.325855723
總平均: 39.8 28.8 0.64009416
6 0.479547536 1.334787727
配方 濃度 入射角θ1 折射角θ
2 sin?1 sin?2 n=sin?1/sin?
2
純水 87.5 ㏄+清潔劑 12.5 ㏄ 12.50% 36 25 0.587785252 0.422618262 1.390818395 純水 87.5 ㏄+清潔劑 12.5 ㏄ 12.50% 40 25 0.64278761 0.422618262 1.52096506 純水 87.5 ㏄+清潔劑 12.5 ㏄ 12.50% 39 25 0.629320391 0.422618262 1.489098906 純水 87.5 ㏄+清潔劑 12.5 ㏄ 12.50% 40 28 0.64278761 0.469471563 1.36917262 純水 87.5 ㏄+清潔劑 12.5 ㏄ 12.50% 40 27 0.64278761 0.4539905 1.415861367 總平均: 39 26 0.629093694 0.43826337 1.437183269
配方 濃度 入射角θ1 折射角θ2 sin?1 sin?2 n=sin?1/sin?
2
純水 82.5 ㏄+清潔劑 17.5 ㏄ 17.50% 37 29 0.601815023 0.48480962 1.241342989 純水 82.5 ㏄+清潔劑 17.5 ㏄ 17.50% 39 26 0.629320391 0.438371147 1.435588076 純水 82.5 ㏄+清潔劑 17.5 ㏄ 17.50% 39 26 0.629320391 0.438371147 1.435588076 純水 82.5 ㏄+清潔劑 17.5 ㏄ 17.50% 39 28 0.629320391 0.469471563 1.340486711 純水 82.5 ㏄+清潔劑 17.5 ㏄ 17.50% 39 28 0.629320391 0.469471563 1.340486711 總平均: 38.6 27.4 0.623819317 0.460099008 1.355837128
配方 濃度 入射角θ1 折射角θ1 sin?1 sin?2 n=sin?1/sin?
2 純水 80 ㏄+清潔劑 20 ㏄ 20.00% 39 27 0.62932039
1 0.4539905 1.386197269 純水 80 ㏄+清潔劑 20 ㏄ 20.00% 38 27 0.61566147
5 0.4539905 1.356110922 純水 80 ㏄+清潔劑 20 ㏄ 20.00% 38 27 0.61566147
5 0.4539905 1.356110922 純水 80 ㏄+清潔劑 20 ㏄ 20.00% 39 28 0.62932039
1 0.469471563 1.340486711 純水 80 ㏄+清潔劑 20 ㏄ 20.00% 38 24 0.61566147
5 0.406736643 1.5136612
總平均: 38.4 26.6 0.62112504
2 0.447635941 1.390513405
配方 濃度 入射角θ1 折射角θ2 sin?1 sin?2 n=sin?1/sin?
2
純水 78.5 ㏄+清潔劑 22.5 ㏄ 22.50% 38 26 0.61566147 0.43837114 1.404429739
5 7 純水 78.5 ㏄+清潔劑 22.5 ㏄ 22.50% 40 26 0.64278761 0.43837114
7 1.466309118 純水 78.5 ㏄+清潔劑 22.5 ㏄ 22.50% 38 27 0.61566147
5 0.4539905 1.356110922
純水 78.5 ㏄+清潔劑 22.5 ㏄ 22.50% 39 26 0.62932039 1
0.43837114
7 1.435588076 純水 78.5 ㏄+清潔劑 22.5 ㏄ 22.50% 38 27 0.61566147
5 0.4539905 1.356110922
總平均: 38.6 26.4 0.62381848
5
0.44461888
8 1.403040901
配方 濃度 入射角θ1 折射角θ2 sin?1 sin?2 n=sin?1/sin?2 純水 75 ㏄+清潔劑 25 ㏄ 25% 39 28 0.62932039
1
0.46947156
3 1.340486711 純水 75 ㏄+清潔劑 25 ㏄ 25% 38 26 0.61566147
5
0.43837114
7 1.404429739 純水 75 ㏄+清潔劑 25 ㏄ 25% 38 26 0.61566147
5
0.43837114
7 1.404429739 純水 75 ㏄+清潔劑 25 ㏄ 25% 40 26 0.64278761 0.43837114
7 1.466309118 純水 75 ㏄+清潔劑 25 ㏄ 25% 39 24 0.62932039
1
0.40673664
3 1.547242919
總平均: 38.8 26 0.62655026
8
0.43826432
9 1.432579645
配 方 濃度
入射角θ1 折射角θ2 sin?1 sin?2 n=sin?1/sin?
2 純水 72.5 ㏄+清潔劑 27.5 ㏄ 27.50%
39 28 0.62932039 1
0.46947156
3 1.340486711 純水 72.5 ㏄+清潔劑 27.5 ㏄ 27.50%
38.5 29 0.62251463
7 0.48480962 1.284039364 純水 72.5 ㏄+清潔劑 27.5 ㏄ 27.50%
38.5 29 0.62251463
7 0.48480962 1.284039364 純水 72.5 ㏄+清潔劑 27.5 ㏄ 27.50%
39 27.5 0.62932039 1
0.46174861
3 1.362906943 純水 72.5 ㏄+清潔劑 27.5 ㏄ 27.50%
38.5 26.5 0.62251463 7
0.44619781
3 1.395153939 總平均: 38.7 28 0.62523693 0.46940744 1.333325264
8 6
配 方 濃度 入射角θ1 折射角θ2 sin?1 sin?2 n=sin?1/sin?
2
純水 70 ㏄+清潔劑 30 ㏄ 30.00% 30 27.5 0.5 0.461748613 1.082840285 純水 70 ㏄+清潔劑 30 ㏄ 30.00% 39 27 0.62932039
1 0.4539905 1.386197269 純水 70 ㏄+清潔劑 30 ㏄ 30.00% 38.5 26 0.62251463
7 0.438371147 1.420062979 純水 70 ㏄+清潔劑 30 ㏄ 30.00% 39 26.5 0.62932039
1 0.446197813 1.410406713 純水 70 ㏄+清潔劑 30 ㏄ 30.00% 39 27 0.62932039
1 0.4539905 1.386197269
總平均: 37.1 26.8 0.60209516
2 0.450859715 1.337140903
入射角θ1
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
39.6 39.8 39.7 39.8 39 38.6 38.4 38.6 38.8 38.7 37.1
角度 濃
度 入射角θ1
折射角θ1
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
26.9 26.7 25.6 28.8 26 27.4 26.6 26.4 26 28 26.8
角度 濃
度
折射角θ1
n=sinθ1/sinθ2
1.2 1.3 1.4 1.5
2.50% 5.00% 7.50% 10.00% 12.50% 17.50% 20.00% 22.50% 25% 27.50% 30.00%
濃度
sinθ1/sinθ2 n=sinθ1/sinθ2
表面張力:
實驗一:
濃度 最高
(cm)
最低 (cm)
玻片寬處 長(cm)
玻片窄處
長(cm) ρ dθ
0% 5.65 1.29 0.055 0.013 1 0.00055 2.5% 4.9 1.2 0.055 0.013 1.00025 0.00055 5.0% 4.89 1.15 0.055 0.013 1.0005 0.00055 7.5% 4.72 1.15 0.055 0.013 1.00075 0.00055 10.0% 4.6 1.1 0.055 0.013 1.001 0.00055 12.5% 4.59 1.1 0.055 0.013 1.00125 0.00055 15.0% 4.5 0.9 0.055 0.013 1.0015 0.00055 17.5% 4.35 0.8 0.055 0.013 1.00175 0.00055 20.0% 4.35 0.75 0.055 0.013 1.002 0.00055 22.5% 4.3 0.7 0.055 0.013 1.00225 0.00055 25.0% 4.2 0.69 0.055 0.013 1.0025 0.00055 27.5% 4.17 1.21 0.055 0.013 1.00275 0.00055 30.0% 4.15 1.09 0.055 0.013 1.003 0.00055
g(cm/s2) g/滴 T(dyne/cm) cosa=
h?976d?/2T α(弧度) α(角度) 976 0.0218 33.16129648 0.457298164 1.09584162 62.7871 976 0.0146 30.80233512 0.427074371 1.12954157 64.71796 976 0.0174 29.4222101 0.446306458 1.10816267 63.49304 976 0.0144 28.6871533 0.441939332 1.11303689 63.77232 976 0.0172 27.35908185 0.451723726 1.10209984 63.14567 976 0.0146 27.04460964 0.456096783 1.09719206 62.86447 976 0.0218 23.58541538 0.512864277 1.03227836 59.14519 976 0.0138 22.95647097 0.509478655 1.03621752 59.37089 976 0.014 22.95647097 0.509605802 1.03606975 59.36242
976 0.0252 22.64199877 0.510872199 1.03459725 59.27806 976 0.015 22.01305436 0.513376373 1.03168173 59.11101 976 0.0112 21.69858215 0.517225443 1.02719044 58.85368 976 0.0119 17.61044349 0.634397186 0.88356789 50.62471
cosα
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0% 10% 20% 30% 40%
濃度
cosα
cosα=hρ976dθ /2T
α(角度)
0 10 20 30 40 50 60 70
0% 10% 20% 30% 40%
濃度
α(角度)
α(角度)
實驗二:
濃 度
最 高 (cm)
最 低 (cm)
玻片 寬處 長(cm)
玻片 窄處 長(cm)
ρ dθ
0% 5.7 1.3 0.055 0.013 1.003 0.00055
2.5% 5 1.25 0.055 0.013 1 0.00055
5.0% 4.8 1.2 0.055 0.013 1.00025 0.00055 7.5% 4.7 1.15 0.055 0.013 1.0005 0.00055 10.0% 4.65 1.1 0.055 0.013 1.00075 0.00055 12.5% 4.6 1.1 0.055 0.013 1.001 0.00055 15.0% 4.5 1 0.055 0.013 1.00125 0.00055 17.5% 4.4 0.95 0.055 0.013 1.0015 0.00055
20.0% 4.35 0.9 0.055 0.013 1.00175 0.00055 22.5% 4.3 0.8 0.055 0.013 1.002 0.00055 25.0% 4.2 0.7 0.055 0.013 1.00225 0.00055 27.5% 4.2 1.2 0.055 0.013 1.0025 0.00055 30.0% 4.15 1.1 0.055 0.013 1.00275 0.00055
g(cm/s2) g/滴 T(dyne/cm) cosa=
h?976d?/2T α(弧度) α(角度) 976 0.0119 33.16129648 0.462729086 1.089725 62.43665 976 0.0218 30.80233512 0.435681254 1.120001 64.17135 976 0.0146 29.4222101 0.43798276 1.117443 64.02476 976 0.0174 28.6871533 0.439956773 1.115246 63.89888 976 0.0144 27.35908185 0.456519722 1.096717 62.83724 976 0.0172 27.04460964 0.456976328 1.096203 62.80783 976 0.0146 23.58541538 0.512736253 1.032427 59.15374 976 0.0218 22.95647097 0.515206123 1.029548 58.98877 976 0.0138 22.95647097 0.509478655 1.036218 59.37089 976 0.014 22.64199877 0.510744768 1.034745 59.28655 976 0.0252 22.01305436 0.513248349 1.031831 59.11956 976 0.015 21.69858215 0.52081661 1.022989 58.61296 976 0.0112 17.61044349 0.634239062 0.883772 50.63643
cosα
0 0.2 0.4 0.6 0.8
0% 10% 20% 30% 40%
濃度
cosα
cosα=hρ976dθ /2T
α(角度)
0 20 40 60 80
0% 10% 20% 30% 40%
濃度
α(角度)
α(角度)
實驗三:
濃度 最高
(cm)
最低 (cm)
玻片寬處 長(cm)
玻片窄處
長(cm) ρ dθ
0% 5.6 1.25 0.055 0.013 1 0.00055
2.5% 4.9 1.25 0.055 0.013 1.00025 0.00055 5.0% 4.9 1.2 0.055 0.013 1.0005 0.00055 7.5% 4.8 1.1 0.055 0.013 1.00075 0.00055 10.0% 4.7 1.05 0.055 0.013 1.001 0.00055 12.5% 4.6 1 0.055 0.013 1.00125 0.00055 15.0% 4.55 0.95 0.055 0.013 1.0015 0.00055 17.5% 4.45 0.9 0.055 0.013 1.00175 0.00055 20.0% 4.4 0.75 0.055 0.013 1.002 0.00055 22.5% 4.25 0.75 0.055 0.013 1.00225 0.00055 25.0% 4.2 0.7 0.055 0.013 1.0025 0.00055 27.5% 4.2 1.25 0.055 0.013 1.00275 0.00055 30.0% 4.1 1.05 0.055 0.013 1.003 0.00055
g(cm/s2) g/滴 T(dyne/cm) cosa=
h?976d?/2T α(弧度) α(角度) 976 0.0218 33.16129648 0.453251278 1.100387 63.04753 976 0.0146 30.80233512 0.427074371 1.129542 64.71796 976 0.0174 29.4222101 0.44721915 1.107143 63.43459 976 0.0144 28.6871533 0.449429829 1.104669 63.29289 976 0.0172 27.35908185 0.461543807 1.091062 62.51323 976 0.0146 27.04460964 0.457090458 1.096075 62.80048 976 0.0218 23.58541538 0.518562769 1.025627 58.76411 976 0.0138 22.95647097 0.521190808 1.022551 58.58784 976 0.014 22.95647097 0.51546334 1.029248 58.97157 976 0.0252 22.64199877 0.504931825 1.041493 59.67317
976 0.015 22.01305436 0.513376373 1.031682 59.11101 976 0.0112 21.69858215 0.520946489 1.022837 58.60424 976 0.0119 17.61044349 0.626753847 0.893416 51.18897
cosα
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0% 10% 20% 30% 40%
濃度
cosα
cosα=hρ976dθ /2T
α(角度)
0 10 20 30 40 50 60 70
0% 10% 20% 30% 40%
濃度
α(角度)
α(角度)
實驗四:
濃度 最高
(cm)
最低 (cm)
玻片寬處 長(cm)
玻片窄處
長(cm) ρ dθ
0% 5.65 1.4 0.055 0.013 1 0.00055
2.5% 5.1 1.3 0.055 0.013 1.00025 0.00055 5.0% 4.95 1.15 0.055 0.013 1.0005 0.00055 7.5% 4.8 1.1 0.055 0.013 1.00075 0.00055 10.0% 4.7 1 0.055 0.013 1.001 0.00055 12.5% 4.55 0.95 0.055 0.013 1.00125 0.00055 15.0% 4.45 0.9 0.055 0.013 1.0015 0.00055 17.5% 4.4 0.85 0.055 0.013 1.00175 0.00055 20.0% 4.35 0.8 0.055 0.013 1.002 0.00055 22.5% 4.3 0.75 0.055 0.013 1.00225 0.00055
25.0% 4.2 0.65 0.055 0.013 1.0025 0.00055 27.5% 4.15 1.15 0.055 0.013 1.00275 0.00055 30.0% 4.1 1 0.055 0.013 1.003 0.00055
g(cm/s2) g/滴 T(dyne/cm) cosa=
h?976d?/2T α(弧度) α(角度) 976 0.0218 33.16129648 0.457298164 1.095842 62.7871 976 0.0146 30.80233512 0.444505978 1.110174 63.60826 976 0.0174 29.4222101 0.451782611 1.102034 63.14189 976 0.0144 28.6871533 0.449429829 1.104669 63.29289 976 0.0172 27.35908185 0.461543807 1.091062 62.51323 976 0.0146 27.04460964 0.452122083 1.101653 63.12008 976 0.0218 23.58541538 0.507165785 1.038903 59.52477 976 0.0138 22.95647097 0.515334731 1.029398 58.98017 976 0.014 22.95647097 0.509605802 1.03607 59.36242 976 0.0252 22.64199877 0.510872199 1.034597 59.27806 976 0.015 22.01305436 0.513376373 1.031682 59.11101 976 0.0112 21.69858215 0.514744746 1.030086 59.01961 976 0.0119 17.61044349 0.626753847 0.893416 51.18897
cosα
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0% 10% 20% 30% 40%
濃度
cosα
cosα=hρ976dθ /2T
α(角度)
0 10 20 30 40 50 60 70
0% 10% 20% 30% 40%
濃度
α(角度)
α(角度)
實驗五:
濃度 最高 (cm)
最低 (cm)
玻片寬處 長(cm)
玻片窄處
長(cm) ρ dθ
0% 5.7 1.35 0.055 0.013 1 0.00055
2.5% 4.8 1.25 0.055 0.013 1.00025 0.00055 5.0% 4.75 1.2 0.055 0.013 1.0005 0.00055 7.5% 4.75 1.15 0.055 0.013 1.00075 0.00055 10.0% 4.6 1.05 0.055 0.013 1.001 0.00055 12.5% 4.5 1 0.055 0.013 1.00125 0.00055 15.0% 4.45 0.9 0.055 0.013 1.0015 0.00055 17.5% 4.35 0.8 0.055 0.013 1.00175 0.00055 20.0% 4.3 0.75 0.055 0.013 1.002 0.00055 22.5% 4.25 0.7 0.055 0.013 1.00225 0.00055 25.0% 4.2 0.65 0.055 0.013 1.0025 0.00055 27.5% 4.1 1.15 0.055 0.013 1.00275 0.00055 30.0% 4.05 0.95 0.055 0.013 1.003 0.00055
g(cm/s2) g/滴 T(dyne/cm) cosa=
h?976d?/2T α(弧度) α(角度) 976 0.0218 33.16129648 0.461345051 1.0912857 62.52606474 976 0.0146 30.80233512 0.418358568 1.13915894 65.26899969 976 0.0174 29.4222101 0.433528768 1.12239133 64.308286 976 0.0144 28.6871533 0.444748268 1.10990314 63.59276584 976 0.0172 27.35908185 0.451723726 1.10209984 63.14566967 976 0.0146 27.04460964 0.447153709 1.10721567 63.43878503 976 0.0218 23.58541538 0.507165785 1.03890326 59.5247722 976 0.0138 22.95647097 0.509478655 1.03621752 59.37089056 976 0.014 22.95647097 0.503748264 1.04286399 59.75170546 976 0.0252 22.64199877 0.504931825 1.04149335 59.67317317 976 0.015 22.01305436 0.513376373 1.03168173 59.11100889 976 0.0112 21.69858215 0.508543002 1.03730453 59.43317154 976 0.0119 17.61044349 0.619110507 0.9031868 51.74879194
cosα
0 0.2 0.4 0.6 0.8
0% 10% 20% 30% 40%
濃度
cosα
cosα=hρ976dθ /2T
α(角度)
0 20 40 60 80
0% 10% 20% 30% 40%
濃度
α(角度)
α(角度)
濃度對泡泡的影響:
配方 濃度 直徑
(cm) 直徑 (cm)
直徑 (cm)
直徑 (cm)
直徑 (cm)
直徑 (cm)
直徑 (cm)
直徑 (cm)
直徑 (cm)
直徑 (cm)
直徑 (cm)
平均 直徑 (cm)
半徑 純水 97.5cc＋清潔劑 2.5cc 2.50% 12 12 13 13 14 12.5 13 13 13 16 12 13.05 6.465 純水 95cc＋清潔劑 5.0cc 5% 16 10.5 13 15.2 11 13 16 16 15 10 16 13.75 6.785 純水 92.5cc＋清潔劑 7.5cc 7.50% 13 12 14 15 11 16 13 13 15 10 17 13.6 6.8 純水 90cc＋清潔劑 10cc 10% 14 13 13 17 14 13 14 14 14 13 13 13.8 6.9 純水 87.5cc＋清潔劑 12.5cc 12.50% 14 13 14 14 13 13 15 15 15 14 14.5 13.95 6.975 純水 85cc＋清潔劑 15cc 15% 13 12.5 16 15 14 14 16 16 13 13 14 14.05 7.025 純水 82.5cc＋清潔劑 17.5cc 17.50% 14 13 17 14 13 15 14 14 14 15 13 14.2 7.1 純水 80cc＋清潔劑 20cc 20% 15 14 15 13.5 17 14 13 13 13 15 14 14.35 7.175 純水 77.5cc＋清潔劑 22.5cc 22.50% 14.5 15 14 14 16 14.5 13 13 15 14 15 14.5 7.25 純水 75cc＋清潔劑 25cc 25% 13 10 10 11 15.5 14 14 14 13.5 11 13.5 12.35 6.175 純水 72.5cc＋清潔劑 27.cc 27.50% 12 10 12 12 15 11 10 10 10 10 13 11.5 5.75 純水 70cc＋清潔劑 30cc 30% 16 14 9 13 13 15 13 13 10 10 11 12.4 6.2
平均直徑(cm)
0 2 4 6 8 10 12 14 16
純 水97.5c c＋清 潔劑2.5c c 純水92.5cc＋ 清潔劑 7.5c c 純 水87.5c c＋清 潔劑12.5cc 純水82.5cc＋ 清潔劑 17.5cc 純水77.5c c＋ 清潔劑22.5cc 純水 72. 5cc ＋清潔 劑27.cc 濃度
直 徑
平均直徑(cm)
半徑
0 1 0
純水97.5cc＋清潔劑2.5cc 純水80cc＋清潔劑20cc
濃度 半
徑 半徑
柒. 問題與討論:
Q: 為什麼小的泡泡是圓的，大的泡泡則不一定？
A:肥皂泡泡之所以會是圓球形，主要是因為肥皂泡本身的表面張力。但是當肥皂 泡體型越來越大時，表面張力的威力就漸漸不敵重力（地心引力）了。所以泡泡 越大，形狀就越不圓；最後當重力贏過表面張力時，泡泡就會破掉囉！
Q:何為表面張力？
A:液體的表面，都有收縮到最小面積的力在作用著，這個力就叫做『表面張力』。
例如在荷葉上的一滴水，一定縮成小球狀，這就是表面張力。而液體分子彼此間 具有吸引力。液體中的分子因為受到來自四面八方的吸引力，因此互相抵消而保 持平衡。但是液面分子只受到向下的吸引力，而沒有向上的吸引力，因此，液面 分子隨時受到一個向下的拉力，彷彿要將它們拉進液體中一樣，這個力就叫做『表 面張力』就是因為這股拉力，所以液體表面會收縮到最小的面積。在自然界中，
相同體積的物體中，以球形的表面積最小，這就是之前所提到例子的原理。
Q:光如何折射呢？
A:若是光行進遇到可透光的不同性質的物質時（例如水或玻璃）光當由空氣進入 水中，光線行進方向會產生偏折，這種現象稱為折射。(
捌. 結論:
1. 肥皂泡膜具有張力，因而有把表面積縮為最小的傾向，當面積在可能範圍內 變成最小時，因內外獲得壓力平衡而決定了膜的形狀。肥皂泡其內部空氣體積一 定時，為了將表面積變為最小，所以只有形成球體。
2. 肥皂水濃度會影響泡泡大小,濃度過濃或過淡,所吹出的會較小,適中的濃度可 吹出較大的泡泡。
3. 適中的濃度,得到的折射率較大。
4. 濃度越高的肥皂水,毛細現象所得的弧度會越大。
玖. 參考資料:
毛細現象
若用一毛細管插入一液體中﹐當液體潤濕毛細管時﹐管內包含的液體表面呈凹彎
月面﹐ 〈0﹐此時凹面液體的壓力小於毛細管外平液面的壓力﹐毛細管內的液
體將上昇﹐直到液柱的重量等於該壓力差為止﹐這就是毛細上昇現象。若液體不
潤濕毛細管﹐則管內的液體呈凸彎月面﹐ 〉0﹐此時凸面液體的壓力大於毛細
管外平液面的壓力﹐管內液體將下降﹐直到下降的液柱重量抵消此壓力差為止。
這就是毛細下降現象。
表面張力
垂直地通過液體表面上任一單位弧元並沿著與液面相切的方向的收縮表面的 力﹔以毫牛頓/米為單位。通常用 來代表。
一種液體與另一種不相混溶的流體相接觸就形成流動界面。若此不相混流體是氣 體(該液體的蒸氣或其他氣體)﹐形成的界面通常稱作液體表面。液體表面的基本 特性是傾向於收縮﹐就是說總是盡可能取最小的表面積。一切容積相等的形體中 以球形的表面積最小﹐因此小量水銀和露珠會趨向球形､肥皂膜會自動收縮成 滴。描述液體這一基本性質的物理量是﹕ 表面張力係數﹐簡稱表面張力﹔ 比 表面過剩自由能﹐簡稱表面自由能。
溫度和液體性質對表面張力的影響 純液體在一定壓力､溫度下有一定的表面張 力值(對於一定的氣相成分)。一般說來液體表面張力隨壓力變化不大﹐而與溫度 和成分有密切關係。純液體表面張力一般隨溫度上升而下降﹐例如 20 C 時 1 大 氣壓力下水的表面張力是 72.88 毫牛頓/米﹐25 C 時是 72.14 毫牛頓/米﹐30 C 時 是 71.40 毫牛頓/米﹐在有限溫度範圍內表面張力與溫度成線性關係﹐可用經驗公 式表示﹕
＝ 0(1- ) (1)
式中 0和 為隨液體而定的常數﹔ 為熱力學溫度。更精確的表面張力－溫度關係
可用多項式來表示﹕
＝ 0+ + + +… (2)
式中 ､ ､ 為隨物質而定的常數﹐表面張力隨液體性質不同可有很大差別。例 如 20 C 時有機液體苯的表面張力是 28.88 毫牛頓/米﹐而液體金屬汞的表面張力 則是 486.5 毫牛頓/米。液體混合物的表面張力可有很大變化﹐甚至微量雜質就會 使之降低很多。
濃度邊界層
又稱傳質邊界層﹐當流體與它所流過的固體表面之間﹐因濃度差而發生質量傳遞 時﹐在固體表面附近形成的具有濃度梯度的薄層。這是對流傳質過程阻力所在的 區域﹐傳質邊界層之外﹐濃度梯度可以忽略﹐可視為濃度均勻﹐不存在傳質阻力。
濃度邊界層是流動邊界層概念在流體組成非均勻情況下的推廣﹐運用濃度邊界層 的特性﹐可簡化對流擴散方程﹐確立濃度分布﹐求得傳質分係數﹐以方便對流傳 質的計算。濃度邊界層概念是研究對流傳質的理論基礎。
對於有傳質情況的流動﹐表面上存在兩個邊界層即厚度為 的流動邊界層和厚度
為 的傳質邊界層﹐兩者的關係為﹕
式中 ＝ / 為施密特數﹔ 為流體運動黏度﹔ 為分子擴散係數。
光的折射:
http://content.edu.tw/primary/nature/ph_hs/phnature/addon/physical/light.htm 光與顏色的關係:
http://content.edu.tw/primary/nature/ph_hs/phnature/addon/physical/color.htm 光的反射:
http://content.edu.tw/primary/nature/ph_hs/phnature/addon/physical/lightr.htm 表面張力:
http://phy.ntnu.edu.tw/demolab/wwwboard/messages/1200.html 毛細現象. 表面張力. 濃度邊界層:
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