Bolla di sapone: differenze tra le versioni

[[File:Reflection in a soap bubble edit.jpg|upright=1.4|thumb|Una bolla di sapone]]

[[File:Kind mit Seifenblase.jpg|upright=1.4|thumb|Una bambina con una bolla di sapone gigante]]

 

Una '''bolla di sapone''' è un fine strato di [[acqua]] e [[sapone]] che forma una [[sfera]] dalla superficie [[iridescenza|iridescente]]. Le bolle di sapone spesso rimangono in formazione sferica solo per pochi secondi poi, o scoppiano da sé o dopo il contatto con altri oggetti in grado di assorbire il liquido che le circonda. In genere le si usa come passatempo per i bambini ma il loro sfruttamento in performance artistiche professionali dimostra la loro capacità di affascinare anche gli adulti. Le bolle di sapone possono aiutarci inoltre a risolvere complessi problemi matematici riguardanti lo spazio poiché rappresentano sempre la più piccola area di superficie tesa tra due punti o due confini e, soprattutto, il concetto di "''sfera perfetta''".

Una [[Bolla (fisica)|bolla]] può esistere perché lo strato superficiale di un liquido (molto spesso acqua) ha una certa [[tensione superficiale]], ciò lo fa comportare similmente ad un foglio elastico. In ogni caso, una bolla fatta da un liquido puro da solo non è stabile ed è necessario sciogliervi un [[surfattante]] come il sapone per stabilizzarla. Un concetto comune ma errato è che il sapone aumenti la tensione superficiale dell'acqua. È vero il contrario, cioè il sapone decrementa la tensione superficiale dell'acqua in superficie approssimativamente a 1/3. Il sapone non rinforza le bolle ma le stabilizza grazie ad un fenomeno conosciuto come [[effetto Marangoni]]. Quando il [[film (materiale)|film]] superficiale della bolla si va allungando e assottigliando (ad esempio quando una bolla si gonfia), la concentrazione di sapone nel film diminuisce e ciò causa un aumento della tensione superficiale. Così il sapone va a rinforzare le parti più deboli della bolla e tende a non farla ingrandire ulteriormente. Il sapone inoltre riduce l'evaporazione permettendo alla bolla di durare più a lungo, sebbene questo effetto sia relativamente scarso.

 

La forma sferica è anch'essa dovuta alla tensione superficiale. La tensione superficiale porta alla formazione di una sfera perché questa possiede la minima superficie per un dato volume. La forma può essere visibilmente distorta da correnti d'aria e quindi anche dal gonfiaggio. Tuttavia se una bolla viene lasciata libera nell'aria in quiete la sua forma rimane più o meno sferica come ad esempio le gocce di pioggia raffigurate nei dipinti. Quando un corpo viene lasciato cadere in un fluido esso ad un certo punto acquista una velocità definitiva, quando ciò avviene la forza trascinante (ad esempio la forza di gravità di un oggetto lasciato cadere in aria da una certa altezza) che agisce su di esso è uguale al suo peso. Poiché il peso di una bolla è di gran lunga minore, considerate le dimensioni, rispetto a quello di una goccia di pioggia, la deformazione subita da questa sarà minore (la tensione superficiale che si oppone alla distorsione è simile nei casi esemplificati: il sapone riduce la tensione superficiale dell'acqua a più o meno 1/3 ma dobbiamo considerare che la bolla ha una superficie interna ed una esterna ragion per cui la tensione superficiale ridotta dal sapone va comunque raddoppiata). Superfici ancora più sottili che si producono anche per evaporazione dell'acqua assorbono il giallo riflettendo il blu e più tardi (superficie ancora più sottile) assorbono il verde riflettendo il magenta e assorbono il blu riflettendo il giallo oro. Alla fine il film diventa talmente piccolo da non riflettere più luce.

 

== Congelamento ==

Le bolle di sapone prodotte in aria con temperatura sotto i -15 °C (5 °F) congeleranno appena toccheranno una superficie. L'aria che si trova all'interno gradualmente diffonderà fuori, facendo collassare la bolla sotto il suo stesso peso. Ad una temperatura sotto i -25 °C (-13 °F), le bolle congeleranno in aria e potranno infrangersi toccando terra. Quando ad una temperatura così bassa le bolle vengono gonfiate con aria calda dapprima congelano in forma perfettamente sferica ma quando l'aria al loro interno si raffredda diminuendo così di volume subiranno un parziale collasso. Una bolla gonfiata con successo a questa bassa temperatura sarà sempre piuttosto piccola: congelerà rapidamente e scoppierà se la si continua a gonfiare.

 

== Interferenza e riflessione ==

I colori [[iridescenza|iridescenti]] della bolla di sapone sono causati dall'interazione con la luce solare dovuta in particolare alla sottigliezza del film.

 

Quando la luce colpisce il film, alcuni raggi sono riflessi dalla superficie esterna di questo, mentre altri penetrano all'interno e vengono riflessi solo dopo aver subito una deviazione. La riflessione che si osserva è generata dall'insieme di queste riflessioni e dalla loro [[interferenza (fisica)|interferenza]]. Ogni attraversamento del film da parte di un'onda di luce le fa subire uno spostamento di fase proporzionale allo spessore del film e alla frequenza del raggio di luce, e dipendente dall'angolo di osservazione. L'interferenza può essere costruttiva per alcune lunghezze d'onda e distruttiva per altre, dipendentemente dallo spessore del film. Un viraggio del colore visibile sulla superficie può essere osservato quando il film della bolla si assottiglia a causa di fenomeni locali come l'evaporazione.