為什麼啤酒杯里插筷子泡沫就消得快?

這到底是什麼原理呢?

因為筷子中的油,有機物與有機物相溶?

由於雜質原因,促進裡面的氣體凝聚,迅速揮發?

還是表面張力的原因?

以上是百度出來的原因匯總

(圖片來自網路)


謝邀~~

我們先假設筷子上沒有油,而且是常用的那種相對於空氣更親合水的材質。

在這種情況下,筷子附近的泡沫體系中原本你噥我噥天長地久的水和空氣遭遇了典型的狗血劇情:在戀愛自由(劃掉)降低界面能這桿大旗的鼓舞下,氣泡表面的水主動向顯然更有吸引力的筷子轉移,導致筷子附近泡沫的水膜越來越薄越來越脆弱,直至無法控制內外空氣發自內心的互相吸引而——啪啪啪——地破裂了。破裂的結果是小氣泡們聚並成了大氣泡,而大氣泡相對於小氣泡又更加不穩定,於是啪啪啪地更歡快了。

星星之火,可以燎原——氣泡破裂是個急劇釋放能量的過程,產生的震動和液滴的濺射會導致相鄰氣泡加速破裂。就這樣,啪啪啪從筷子附近的局部現象迅速擴展到整個水面,最終讓題主看到了「啤酒杯里插筷子泡沫就消得快」這麼一個現象。

那麼,如果我們假設的親水材質變成疏水材質呢?

這種情況下,由於筷子會優先接觸到水膜,因此疏水的筷子表面會排斥泡沫,從而在筷子附近形成一個沒什麼泡沫的區域。這對泡沫整體的穩定性應該影響不大。

如果,體系中原本有油,而不插入筷子呢?

熱力學上看,由於油-水的界面張力和油-空氣的界面張力都比水-空氣的界面張力小,因此油的存在本身會減少體系的總界面能,從而讓泡沫更加穩定。如果體系中有表面活性劑什麼的導致進來的是小油滴,則會因為阻礙水膜排出而很好地穩定整個體系( Koczo, K., L. A. Lobo, and D. T. Wasan. "Effect of oil on foam stability: aqueous foams stabilized by emulsions." Journal of colloid and interface science 150.2 (1992): 492-506. )

如果,並不親水的筷子引入了原本不存在的油(或者其他降低表面能的成分)呢?

雖然說油的均勻存在本身有利於穩定泡沫,但是局部忽然引入油(而大多數地方並沒有)會導致此處界面能銳減,張力的不平衡會引起氣-水-油三相的快速再分布,引發局部的液膜變薄破裂從而同親水的筷子一樣反而加速了泡沫消失。

綜上所述,筷子導致泡沫不穩定的主要因素是引入了局部的張力擾動(親水界面,油,等等),破壞了原本泡沫的水-氣比例的平衡,導致了局部的泡沫破裂並蔓延到了全局。如果筷子是乾淨疏水的,那麼筷子的插入應該不會明顯加速泡沫的破裂。體系中如果原本有油,則有助於提高泡沫穩定性。

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泡沫的產生穩定性其實是一個很大的課題。雖然我們在生活中常常能夠碰到,而且最基礎的理論也算是完備,但是我們對於複雜泡沫體系的認識仍然是很不足的。因此,上面這些也是一家之言——如果哪位能做出很系統的研究,是可以發很好的論文的。推薦幾個近年被 Physical Review Letters(物理學頂級期刊) 收錄的、從生活中常見的現象引出的研究論文(雖然引用都不是很好看):

1. 猛鑿一下打開的啤酒瓶口,為什麼泡沫就湧出來了?

Rodríguez-Rodríguez, Javier, Almudena Casado-Chacón, and Daniel Fuster. "Physics of beer tapping." Physical review letters 113.21 (2014): 214501.

2. 吹泡泡的物理學:

Salkin, L., Schmit, A., Panizza, P., Courbin, L. (2016). Generating Soap Bubbles by Blowing on Soap Films. Physical review letters, 116(7), 077801.

3. 血液里的氣泡都幹了什麼壞事呢?

Chen, H., Kreider, W., Brayman, A. A., Bailey, M. R., Matula, T. J. (2011). Blood vessel deformations on microsecond time scales by ultrasonic cavitation. Physical review letters, 106(3), 034301.

最後安利一下我之前的一個相關答案:

一定水面上泡沫破裂速度為什麼越來越慢? - 徐克的回答 - 知乎


我之前一直以為是心理作用。。。。。


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