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洗澡洗干净是什么样子的?可以达到水「既不聚成水滴,也不成股流下」的状态嘛?

2020-11-16科学

如果你洗澡洗得 足够干净 了,绝对不可能出现「既不聚成水滴,也不成股流下」; 反而会是聚集成滴

我们来谈谈为什么。你想想,我们是在什么时候提出的需要「既不聚成水滴,也不成股流下」的?是在讲述常见玻璃容器的清洗时——我说常见玻璃,指的是一般烧杯、量筒、移液管等等这种的玻璃,而不包括有机玻璃。那么,为什么「既不聚成水滴,也不成股流下」会成为它们被洗干净了的标准呢?我们还得先从浸润性(wettability)说起。

所谓浸润性,指的是一种液体在固体表面铺展的能力 [1] 。比如液体在固体表面会有接触角 \theta_c ,而这个角度的数值取决于液体和固体间的亲和力 [2] 。当液体和固体间有较强的亲和力时, \theta_c<90^{\circ} ,此时称其为浸润;而如果液体和固体间的亲和力较弱,则 \theta_c>90^{\circ} ,此时称其为不浸润。

接触角;浸润(左)和不浸润(右)的示意图

而当这个液体是水时,则浸润与否取决于固体表面是亲水的还是疏水的。在亲水固体表面就会浸润,水会铺开,比如说蓝宝石 [3] 、玻璃等就是这一类情形。而在疏水固体表面就不浸润,水会形成水滴,比如塑料、有机玻璃、油脂等就是这一类情形。

一般实验室中用的烧杯、量筒以及移液管等等,都是玻璃材质的,所以都是亲水的。那么如果它们绝对干净的话,水在其表面就应该铺开,而不应「聚集成滴,成股流下」;如果聚集成滴了,就说明那个位置可能有些油性物质。

另外,感谢评论区指出,手机屏幕一般都是亲水的钢化玻璃材质,然后表面加上一层疏水疏油涂层 [4] 。这层涂层容易损耗,就会使得手机屏幕从疏水的变成亲水的。比如我的iPhone 6 Plus使用年限很久了,涂层已经完全损耗了,水在其表面就是铺开的——这也是为什么我发现当其表面沾上水了后,沾水位置的触屏功能就不再灵敏了。而我的较新的某安卓手机看来目前涂层还在,屏幕表面依然是疏水的,水滴在其表面不浸润——所以就算沾上了水也可以继续触屏操作的。比如从下图中就可以看得很清楚——左边的手机是iPhone 6 Plus,水在其表面铺开;右边的手机是较新的安卓手机,水在其表面不浸润形成水滴。

水在涂层已经磨损的手机屏幕表面铺开(左)而在未磨损的手机屏幕表面形成水滴(右)

现在让我们回到最初的洗澡的问题。那么我们这时候只需要考虑干净的皮肤表面到底是疏水的还是亲水的就可以了。根据一项研究表面,足够干净的皮肤,像塑料一样,是疏水的——接触角大约为 120^{\circ} [5] . 他们发现,如果只是简单的用水清洗,接触角大约为 56^{\circ} ,也就是亲水的;如果用肥皂进行仔细清洗,然后再多次洗手洗掉肥皂的残留,此时接触角提高到了 104^{\circ} ,也就是弱疏水性;如果用肥皂和清水多次清洗后,再用丙酮等有机溶剂进行深度清洁后,接触角将提高到 120^{\circ}\sim 130^{\circ} ——此时已经是和塑料的疏水性差不多了 [5]

也就是说,如果你洗澡洗得足够干净,那么身上的水就应该聚集成滴;哪怕你没法用有机溶剂进行深度清洁,只用肥皂或者沐浴露也应该能做到形成水滴(因为接触角依然大于 90^{\circ} )。如果没能在身上形成水滴,只能说明你还没洗干净。

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参考

  1. ^https://baike.baidu.com/item/润湿性
  2. ^https://zh.wikipedia.org/wiki/接觸角
  3. ^ 蓝宝石是宝石级刚玉中除红色的红宝石之外,其它颜色刚玉宝石的通称,不一定是蓝色的(可以是无色的)。主要成分是氧化铝(Al2O3)。
  4. ^ 商业叫法是疏油层,实际上是疏水疏油涂层 https://news.mydrivers.com/1/579/579179.htm
  5. ^ a b Human skin, like polyethylene film, is generally hydrophobic; Chem. Eng. News 1967, 45, 18, 24