互动科普

气泡的产生需要小气泡做种子

然而，要从碳酸饮料中产生气泡还需要一个重要因素。这就是“气泡核”。实际上，如果只是减压的话，几乎不会产生气泡，只是在液体表面产生气化现象而已。在液体中气体分子聚集在一起并形成一定的体积才是气泡。然而，溶解在液体中的气体分子被周围的液体分子挤压，很难产生可以自由移动的空间。所以，要产生气泡，还需要已经存在的小泡泡，也就是气泡核。

一般情况下，小泡泡是很难单独长时间存在的。这是因为气泡越小，液体表面张力对内部的压力越大。所谓表面张力，顾名思义，是指沿着液体表面产生的张力，可以使液体表面积保持最小。这种力是通过液体分子相互吸引产生的。进一步说，这种力是基于物质本身所具有的保持低能量稳定状态的原理。

我们知道，容器内部存在眼睛看不到的像尘埃似的悬浮物，容器壁上细小的划痕或凹凸不平处残留的微小空气都会成为气泡核。有的汽水杯会故意划伤杯底以求产生一串串气泡。此外，当啤酒或可乐刚刚不冒泡的时候，插入粗糙的一次性筷子，或者加入汽水，或者晃动一下杯子就又会产生泡泡了。这是因为我们向液体中引入了少量可以转换为气泡核的空气。

是否有气泡核，这在水的沸腾过程中也很重要。当没有气泡核（如在干净无伤痕的烧杯中平静地加热蒸馏水）时，即使温度超过了100℃，水也不会沸腾，最终会发生突然沸腾（暴沸）。此外，有研究指出潜水病也与气泡核的存在有关。

有的泡泡会下沉？

那么在碳酸饮料中产生的泡泡，接下来会如何变化呢？基于气泡核产生的气泡在上升过程中吸收大量液体中逃逸出来的气体分子，会渐渐变大。一旦变大，泡泡受到的浮力也变大，上升速度加快。因此在连续产生泡泡的玻璃杯底部，泡泡的大小和产生间隔会发生变化，排列成美丽的气泡串。顺便提一下，在无重力的宇宙空间中，泡泡是不会上升的，它会在产生的地方不断成长，在容器内变为大泡泡。由于泡泡的挤压，液体会溢到容器外。

然而，有一种黑啤酒，因其可以看到下沉的泡泡而引起啤酒爱好者的兴趣。其中的秘密在2004年被揭开了。在玻璃杯壁附近，由于壁面的阻碍，泡泡的上升速度下降。因此，中心部分的泡泡以相对较快的速度上升。当中心部分的泡泡上升到水面附近时，周围的液体会被挤压向玻璃杯四周，在杯壁附近形成下降流。因此，从杯外可以看到顺着下降流下沉的泡泡。虽然这样的效果在其他饮料中也可以看到，但是在黑啤酒中浓密的泡泡与黑色的液体形成鲜明有趣的对比，所以才成为大家热衷的话题。

泡泡的破裂：从液面喷射

冒出水面的泡泡都会破裂消失。大家大概都知道泡泡在破裂的瞬间，会从水面溅出射流吧。我们在喝碳酸饮料时应该可以感觉到那些飞沫。这个过程也与表面张力的作用有关。虽然规模不同，但当从上方向水面滴水时，也可以看到同样的射流。

（本文发表于《科学世界》2012年第6期）