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Cinder & Flask 灶边实验室 · 厨房化学实验台

牛奶、洗洁精与逃跑的表面张力

一滴洗洁精落进一盘牛奶,会激起持续约三秒的爆发,画出你无法精确复现的图案。驱动力是表面张力差,而不是洗洁精在推牛奶。

难度 1/5 · 开放台面 15 分钟 等级 1 · 日常 实验日期 2026 年 9 月 8 日
等距视角玻璃器皿剖面图:液面高度对应难度 1,气泡数量对应用时 15 分钟

材料

手边没有的材料都给了替代方案;用量按卡面写的一遍为准。
材料 用量 替代方案
全脂牛奶 150 毫升,室温 半脱脂也行;脱脂牛奶的爆发弱得多
洗洁精 5 毫升,装在小碟里 洗手液,按 1:1 兑水
白色浅盘 1 个,直径至少 22 厘米 有边的烤盘,底下垫白纸
棉签 1 支 移液管或滴管
食用色素 4 滴,不同颜色,可选 不加也行,脂肪和洗洁精本身就会拖出可见的旋涡
手机相机 1 台 没有替代品;图案几秒钟就没了

操作步骤

1

把 150 毫升牛奶倒进盘子,静置两分钟,直到液面完全静止。

观察要点: 牛奶还有任何晃动,图案在你开始之前就会被搅花。

2

如果加色素,在液面上按方形滴四滴,彼此间隔 3 厘米。

观察要点: 色滴散成约一厘米宽的圆片后就停住不动了。

3

用棉签蘸洗洁精,在盘心轻触一秒后提起。

观察要点: 颜色在一秒内向外窜开,中心留下一块干净的空白,前面顶着一圈被推着走的牛奶。

4

换一支新蘸了洗洁精的棉签触另一个位置,观察移动方向的变化。

观察要点: 每次爆发都更弱,因为液面已经部分被表面活性剂覆盖。

5

用棉签尖端轻轻搅一下,看看液膜还剩什么。

观察要点: 爆发之后搅拌只会得到一团暗淡均匀的混合物,不再有任何自主运动。

原理

牛奶是奶油脂肪滴和蛋白质悬浮在水中的乳浊液,表面覆盖着一层蛋白膜,表面张力约为 50 毫牛每米。洗洁精里的表面活性剂能把表面张力降到约 25。棉签接触牛奶的瞬间,表面活性剂沿着表面向外铺开,并拖动下面的液体。水从低张力区流向高张力区,把色素和脂肪一起带走。这就是马拉戈尼效应:流动由表面张力梯度驱动,而不是重力或搅拌。整个表面被覆盖之后,梯度消失,运动停止。

可以这样理解: 想象一张四周固定、被绷紧的橡胶膜。在中间剪开一个小口,膜就会从切口处向外收缩。洗洁精并没有推牛奶,它只是在一点上卸掉了张力,剩下的事由其他部分的表面来完成。

清理与处置

牛奶连水倒进水槽冲掉。盘子务必冲洗干净,残留的乳脂干后会有异味。牛奶和洗洁精都是食品级,无需特殊处理。棉签直接丢掉,不要重复使用,否则会把表面活性剂带进下一次尝试。

实验台笔记

先把液面弄静

这张卡失败的原因里,液面未静比其他所有原因加起来都多。倒完牛奶,等,并且整整两分钟别碰盘子。

Observed / 实测20 摄氏度的全脂牛奶,前沿在一秒内推进约 9 厘米;脱脂牛奶约 4 厘米。

脂肪在做什么

色素并不溶于牛奶,它被带着走在液面和脂肪相上。所以即使不加色素,盘子仍会显出淡淡的灰白旋涡:你看到的是脂肪和水以不同速度移动。

Observed / 实测爆发后静置两分钟,脂肪滴会重新被蛋白包裹,表面张力回到约 42 毫牛每米。

虽是家常材料,规矩照旧

值得一试的变体

实验台上常被问到的问题

是洗洁精把牛奶往外推吗?
不是。洗洁精落在哪里,哪里的表面张力就降低,于是周围张力更高的液面收缩,把液体从那个点向外拉。运动来自其余液面的拉拽,而不是洗洁精的推挤。
为什么全脂牛奶比脱脂效果好?
奶油脂肪滴让运动中的液面有可见的东西可以被带着走,同时它们也会干扰蛋白膜。脱脂牛奶同样有效,只是旋涡更淡、消失更快。
为什么几秒后就停了?
表面活性剂一直铺展到整个液面被均匀覆盖。各处表面张力不再有差别,也就没有梯度去驱动流动,盘子就安静下来了。