物理君大冒险书摘分享家里的物理

01.用沐浴露洗完澡身上会滑滑的,用香皂就不会,真的是沐浴露洗不干净吗?

其实用有的沐浴露洗完澡身上也不会觉得滑滑的,这主要和不同的沐浴露所含的成分有关。香皂的主要成分是脂肪酸钠(比如硬脂酸钠),在水里溶解之后产生脂肪酸根,这是一种阴离子表面活性剂,含有烷基的那头亲油,带负电的那头亲水,这种两亲的特点使得它能够将皮肤表面上的油脂“拽脱”皮肤表面,随水流冲走。脂肪酸根有个缺点:容易和水中的钙、镁离子结合形成皂垢。残留在皮肤表面的皂垢就是用香皂洗完澡后皮肤干涩的原因。

而有些沐浴露含有的表面活性剂是两性型的,比如甜菜碱类(椰油酰胺丙基甜菜碱等),或者是阳离子型的,比如季铵盐类(十六烷基三甲基季铵溴化物等),这些表面活性剂不会和水中的钙、镁离子结合,因此也就不会形成皂垢。但是这些表面活性剂容易附着在皮肤表面,不容易冲走,所以就有一种滑溜、洗不干净的感觉。

也有沐浴露是含有皂基(也就是含有阴离子表面活性剂)的,比如成分表中含有脂肪酸(或者棕榈酸、月桂酸)和氢氧化钠(或者氢氧化钾),那就说明其中含有皂基,洗完也可以达到香皂的“干涩”(或“干爽”)效果。

02.为什么有的干毛巾不吸水,但只要湿润一点之后就很吸水了?

我们先来明确为什么一般用湿毛巾吸水。湿毛巾里分布着很多纤维,而纤维网络形成的孔隙就相当于许许多多的毛细管。对于纤维来说,水是一种浸润液体,也就是说水分子之间表现为斥力,水和纤维的接触面(又叫附着层)具有扩散的趋势,加上纤维非常细,水就会在毛细管中不断升高,因此当湿毛巾中的毛细管大部分未被填满时,湿毛巾就很容易吸水。

那为何同样拥有大量毛细管的干毛巾,对水却没有这么大的吸力呢?这是由于水的另外一个性质:表面张力。其实水的表面张力在生活中随处可见,比如蜉蝣仿佛浮在一层水膜上,再比如加了肥皂的水更容易吹出泡泡,这些现象和液体的表面张力有关。对于干毛巾和即将接触的水来说,在表面张力的作用下两者间容易形成界面,从而阻止水的渗入。湿毛巾本来就有水的存在,这些水的存在抑制了界面的形成,因此比干毛巾更容易吸水。

《物理君大冒险:“中科院物理所”趣味科普特辑》

作者:中国科学院物理研究所

定价:58.00元

ISBN:6

北京联合出版公司

03.彻底拧干毛巾需要多大的力?

很遗憾,毛巾是无法被彻底“拧”干的。毛巾主要由脱脂纯棉制成,主要成分是纤维素,而纤维素中有大量亲水性的羟基,水分子会在氢键的作用下与纤维素结合形成结合水,同时由于水的表面张力,毛巾中的缝隙也因毛细现象而可以大量储存水分,这是毛巾吸水的主要原因。将毛巾缝隙中的水分拧出来时,仍然会有部分水分以结合水的形式储存于毛巾中,可以通过晒太阳去除这一部分水。

如果一定要通过手拧的方式尽可能地达到理想的效果,就需要参考转/分的洗衣机脱水功能。假设滚筒半径0.2m,毛巾平均质量为g,我们通过“甩”的方式需要维持约N的力,利用此力大约可以举起kg的物体(接近69kg级抓举举重的世界纪录水平……)。而且,这是“甩”不是“拧”,“甩”的时候水分子受到的附着力不足以提供圆心运动的向心力而脱离毛巾,“拧”并不会直接作用到水分上,此时水仍可以通过黏滞力吸附在毛巾上,也就是说,即便我们使出了举重世界纪录水平的力气去拧一块毛巾,也不可能把它拧到像洗衣机脱水过的那样干。

来源:《物理君大冒险:中科院物理所”趣味科普特辑》家里的物理(布里渊小区)有删减




转载请注明:http://www.aierlanlan.com/rzdk/6761.html