《來自星星的你》鏡頭：千頌伊吹橡膠手套，為什麼只是手掌部分漲起來？
問題
吹橡膠手套為什麼只是手掌部分漲起來？
吹橡膠手套為什麼只是手掌部分漲起來？
吹橡膠手套為什麼只是手掌部分漲大起來，而五個手指卻吹不起來。
吹氣的橡膠手套內部壓強應該處處相等，手套應該是全部同時漲大。
這種現象該怎麼解釋、分析？
韓劇《來自星星的你》中女主角千頌伊嘗試各種「抗老秘笈」：吃豬皮補充膠原蛋白，甩動手腳消水腫，敷面膜，更厲害是還有吹塑膠手套抗老！
劇中，千頌伊看到電視節目里說，吹塑膠手套可以保持年輕。主持人說，這樣做可以增加肺活量，去除活性氧，進而起到抗老化的作用。千頌伊立刻衝進廚房，猛吹塑膠手套。
韓劇粉們沉迷於劇情，愛科學的理工男卻在思考：吹橡膠手套，為什麼只是手掌部分漲起來？
為了理解這個問題，我們首先要解釋一個概念：表面張力。
表面張力是液體的一種特點：液體表面分子稀疏，分子之間有吸引力，表面積有收縮的趨勢，表面積趨於最小，形狀趨於一個球體。
表面張力在生活中有很大的應用，例如毛細現象（玻璃管插入水中水面會上升）和昆蟲在水面行走，都是利用了表面張力的作用。
表面張力的大小與接觸部分的長度成正比，比例係數叫做表面張力係數。如下圖所示：
光滑軌道上的AB棍受到左側液體的表面張力，這個張力可以用彈簧測力計測量。這個張力大小與AB的長度成正比，比例係數就是表面張力係數。
特定液體的表面張力係數是固定的，但是在彈性氣球中，表面張力係數隨著氣球膨脹程度的不同而不同。
氣球內部壓強大於外部壓強時，內外出現壓強差，氣球越膨脹。一旦氣球膨脹，表面就會產生拉力，而且，氣球膨脹的越厲害，單位長度上氣球的收縮力就越大，即氣球的表面張力係數越大，此時氣球皮也會越薄。
我們的下一個問題就是：氣球表面張力係數多大才能平衡內外壓強差。其實，它與氣球的半徑有關係，為：
具體推導過程如下圖所示：
從公式我們可以看出，在內外壓強差一定的情況下，氣球半徑越大，為了平衡壓需要的表面張力係數越大，為了獲得更大的表面張力係數，氣球會（相比於原來自身）膨脹的越厲害。而氣球半徑越小，同樣的壓強差下所需要的表面張力係數小，氣球膨脹的就不厲害。
回到題主的問題：在剛剛充滿氣體時，即內外壓強相等、且手套沒有膨脹時，由於橡膠沒有被拉伸，各處的表面張力係數都是零。當內部壓強繼續增大時，內外出現壓強差，手套開始膨脹。但是，由於原本手掌部分的手套的曲率半徑就大於手指部分的曲率半徑，因此膨脹時手掌部分的膨脹程度會比手指部分更大，從而獲得更大的表面張力係數，來平衡內外壓強差。
綜上所述，手套膨脹程度不是由氣壓差決定的，而是由表面張力係數決定的。在同樣的壓強差下，半徑大的部分表面張力係數大，膨脹多；半徑小的部分表面張力係數小，膨脹少。
本文由李永樂老師首發於悟空問答，並有改動。
李永樂
李永樂老師：北京大學物理與經濟雙學士，清華大學電子工程碩士；北京市中學物理教師/物理競賽教練。從教十年，培養清華北大學生200餘人，國際奧賽、亞洲奧賽、國家奧賽金牌十餘名。
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