答方少伟同学

往平静的饮料（我想你说的是汽水类的饮料）中插入一根粗糙的竹筷子，会有接连不断的小气泡往上冒。这个现象不是因为筷子的毛细现象引起的，也不是因为筷子中有一种能分解出空气的物质。

分子在液体表面上所受到的力与它在液体内部时所受到的力是不同的。请看图1。分子A在液体内部，它受到周围分子的引力是相等的，忽略重力后，分子A所受到的合引力等于零。

图1液体的表面层

而B处的分子处于液体的表面，外部气体分子对表面分子的引力小，而液体内部分子对表面分子的引力大。因此，表面层分子受着一种向内的拉力。正是由于这个向内的拉力，使得液体表面总有收缩的趋势。换句话说，液体的表面积会自动缩小。因为一定体积的液体收缩成球形时的表面积是最小的，所以雨滴、肥皂泡都是球形的（当然由于地球引力的缘故，它们的形状会发生改变）。在物理学中，把这种使液体表面收缩的力称为表面张力。

假定在液体内部存在着一个气泡，那么这个气泡内部的气体要承受的力除了液体施加的压力外，还承受着一种附加压力（图2）。这个附加压力是由于与气泡接触的液体表面变弯而产生的，实质上仍是表面张力的杰作。

图2小气泡上的附加压力

必须说明的，液体表面弯曲得越厉害，施加在气泡上的附加压力就越大。容易证明：小气泡的表面弯曲程度比大气泡的表面弯曲程度大，所以气泡越小，承受的附加压力就越大。

计算表明，如果在水中有一个直径为0.0001毫米的气泡（开始生成的气泡必定是很小很小的），那么它就要承受15个大气压的附加压力。在液体中，很难使气泡内的压力达到这样大的数值，因此，气泡几乎不可能在液体内部生成。但是，如果这个气泡的直径是1毫米，那作用在它上面的附加压力就只有0.0015个大气压了。

现在可以解释为什么当筷子插入饮料中时，我们会看到从筷子上生成大量的气泡这一现象了。筷子的表面无论如何都是凹凸不平的，有许许多多的小小坑洞。坑洞虽小，却为气泡的生成提供了便利的场所。

现在，我们假定在饮料中的筷子上有一个很小很小的小坑，由于饮料一般不可能充满小坑，因此小坑中还保存了一点点空气，也就是说，筷子一插入饮料中，就已经有一个气泡附在筷子上面了。于是，汽水中的二氧化碳一旦生成，就可直接进入小坑。只要小坑的直径远比上面的0.0001毫米大，施加在气泡上的附加压力就会很小，不能阻止气泡的继续长大。随着二氧化碳的不断进入，小坑中的气泡逐渐长大，作用在它上面的附加压力迅速减小，最终，它内部气体压力会超过压在它上面的饮料的压力，于是气泡就脱离筷子向上浮。在气泡脱离筷子时，它仍留了一些气体在小坑中，下一个气泡又在这些残留气体的基础上逐渐长大。由于这个过程是很快的，所以可以看到一个又一个的气泡不断地从筷子上冒出来。

刚才说过，一根筷子上有许多小坑，那些尺寸满足要求的坑都可以成为气泡生成的场所。

另外，如果观察一下水烧开时的情景，你就会发现，大量的气泡是从壶壁或壶底产生出来的，这也是因为那里粗糙不平，容易生成气泡的缘故。

游力挥 2001年5月18日