Hva er bedre enn et morsomt vitenskapelig eksperiment? En som er blandet med is! Iskrem er velsmakende, men visste du at den også har alle slags naturfagslæringspotensial? Fra superkjøling til kjemi, det er mye vitenskap som sitter på toppen av den kjeglen.
Root Beer Float Bubbles
Det er ingen bedre unnskyldning for å ha en rotølflot enn i vitenskapens navn. Den koppen med skummende godhet har en rekke vitenskapelige muligheter som venter på å bli oppdaget. Hvis du noen gang har lurt på hvorfor en rotølflåte har så mange bobler og hva du kan gjøre for å endre det, er dette eksperimentet for deg! Det passer for elever i elementær alder og vil ta omtrent 30 minutter til en time hvis du følger opp en eller flere av variantene. (Merk: Måling av volum ved forskyvning er passende for elever som minst går på ungdomsskolen.)
relaterte artikler- Eksperimenter med tørris
- Gregor Mendels erteplanteeksperiment
- Overflatespenningseksperimenter for barn
Materialer
- Klart glass
- Rotøl
- Vaniljeis med og uten sukker
- En kopp målebeger for faste stoffer, og en målebeger for væsker
- Målebånd (Tips: Få yngre barn maskeringstape som har en linjal på den, og teip deretter siden av glasset eller koppen før du starter eksperimentet.)
Grunnleggende prosedyre
Følgende prosedyre er for unge studenter som kan måle med målebånd, men som ikke klarte å regne ut volumet av stoffene.
-
Mål en kopp iskrem i en målekopp. Tilsett koppen med is til det klare glasset. - Mål en kopp rotøl i en målekopp. På slutten av eksperimentet vil du se hvor mye rotøl du klarte å legge til isen.
- Tilsett langsomt rotølen til isen. Du vil måle mengden skum som produseres, men du vil ikke at skummet skal gå høyere enn toppen av glasset.
- Når du har tilsatt så mye rotøl som mulig uten at skummet går til toppen, måler du glasset ditt.
- Hvor mye skum er det? (Bruk målebåndet til å måle.)
- Hvor mye rotøl kunne du legge til? (Trekk hvor mye det er i målebegeret ditt fra den ene koppen du startet med. Dette er hvor mye du la til.)
Mål en kopp iskrem i en målekopp. Tilsett koppen med is til det klare glasset.Hva skjer?
Alle vet at boblene i rotøl er karbondioksidbobler. Har du noen gang lurt på hva som skjer for å gjøre skummet som ... skummende?
- Overmettede løsninger : Rotøl (og alle kullsyreholdige drikker for den saks skyld) er overmettet med karbondioksid. Overmettet er den vitenskapelige måten å si at det er mer løselig (i dette tilfellet karbondioksid) enn løsningen (i dette tilfellet rotølvæske) kan holde. Overmettede løsninger blir beskrevet som ustabile. Dette betyr at de søker å frigjøre sine oppløste stoffer så snart som mulig, og det er derfor du hører den hvesende lyden av gassen som slipper ut og ser at bobler begynner å danne seg når du åpner en flaske med kullsyreholdig drikke.
- Kjernefysiske steder : Når du tilsetter rotøl til isen, banker du i hovedsak karbondioksidboblene ut av rotølen. Imidlertid er det ikke det eneste stedet de skummende boblene kommer fra. Iskrem har også luft i seg. Disse luftboblene i isen din gir kjerneplasser som gjør at karbondioksidboblene kan dannes og vokse.
- Overflatespenning : Har du noen gang lagt merke til at noen av boblene i en rotølflyter blir veldig store? Det er fordi noen ingredienser i isen senker overflatespenningen på brusen slik at gassboblene kan utvides, mens andre ingredienser fanger boblene og lar dem henge i din skummende drikke. Det er omtrent som protein fanger sjøskum i havet.
Variasjoner
Å lage rotøl flyter er ikke bare barns lek. Hvis du vil ha mer moro med maten, kan du prøve disse variasjonene som spenner fra relativt enkle til vanskeligere.
tap av et barnedikt for en venn
- Bytt prosedyre : I stedet for å tilsette iskremen og deretter rotølen, tilsett først rotølen og tilsett deretter iskremen. Endrer det reaksjonen i det hele tatt?
- Effekten av ingrediensene dine: Prøv eksperimentet ditt et par ganger til, men bruk en iskrem med mer sukker denne gangen, og deretter en merkevare med mindre sukker til den neste. Hvilken produserer mer skum målt ved målebåndet ditt? Hva skjer når du bruker frosne godbiter med mindre luft som gelato eller sorbet som ikke har melk? Forsikre deg om at du bruker samme mengde frossen godbit for hvert eksperiment for å få mer pålitelige resultater.
Måle volum
Den enkleste måten å finne ut volumet av skummet som produseres, er å gjøre eksperimentet i vitenskapelige beger som har volumet merket på siden. Men hvis du føler deg spesielt matematisk og ikke har tilgang til et vitenskapelig begerglass, er det en måte å finne ut volumet av skummet ditt ved å bruke litt matematikk og noe deduktivt resonnement.
- Se på pakken for å se hvor mange væske unser koppen din inneholder. Dette er det totale volumet når koppen din er fullstendig fylt.
- Deretter skal du måle volumet på en kopp iskrem ved hjelp av forskyvningsmetoden. Ideen med forskyvningsmetoden er enkel. Hvis du kan fylle volumet på koppen din med 10 gram vann, hvor mye vann kan du helle i koppen din etter at du har tilsatt en iskrem? Det svaret er volumet på isen din.
- Du bør allerede vite hvor mange gram vann koppen din inneholder. (Bruk vann siden det ikke reagerer med iskrem.)
- Legg en skje iskrem i koppen din. Du trenger ikke måle det på forhånd.
- Bruk en annen målebeger og tilsett vann til koppen med isen til den er fylt helt opp. (Sørg for at du holder rede på hvor mange væske unser du bruker.)
- Trekk summen av væske unser du har tilsatt fra de totale væske unser koppen din kan holde. For eksempel, hvis koppen din har plass til 10 væske unser, og du var i stand til å helle åtte væske unser i koppen, har isen din et volum på to væske unser.
Frysepunkt Depresjonsis
Frysepunktdepresjon høres komplisert ut, men en ungdomsskoleelev som tar minst algebra og er komfortabel med å jobbe med variabler, bør kunne gjøre beregningene. Å lage iskremen tar omtrent 30 til 45 minutter.
I hovedsak, for å få iskrem, må du gjøre fløte-melk-sukker-blandingen kald nok til å fryse til en solid tilstand. Mange oppskrifter krever at iskremblandingen avkjøles i isbiter med salt tilsatt. Ved å tilsette salt i isbitene, senker du temperaturen der vannet fryser, og dermed blir isbitene kaldere. Dette er også kjent som frysepunktdepresjon . Videoen nedenfor forklarer hva som skjer kjemisk når du trykker ned vannets frysepunkt.
Materialer
- To deler krem
- Én del helmelk
- Sukker og andre smaker etter smak
- Elektrisk mikser
- En liten metallskål
- En stor metallskål (den lille bollen må sitte komfortabelt inni)
- Knust is
- Målekopper og skjeer
- Termometer designet for bruk i vitenskapslaboratorium
- Ulike salter av forskjellige granulater som bordsalt og havsalt
- Kalsiumklorid, magnesiumklorid, natriumklorid og / eller kaliumklorid (tilgjengelig i jernvareforretninger som issmelting)
- Stoppeklokke eller tidtaker
Fremgangsmåte
-
Bland krem, melk, sukker og smakstilsetninger i den lille metallskålen. - Sett den mindre bollen i den større bollen, og tilsett deretter is i den større bollen. Den lille bollen skal være omgitt av is.
- Hell forsiktig en halv kopp til en kopp bordsalt i den større bollen med isen. Den nøyaktige mengden avhenger av hvor stor bollen din er, men tanken er at du i det minste vil dekke toppen av isen med salt.
- Legg merke til den opprinnelige temperaturen.
- Start timeren.
- Begynn å bruke den elektriske mikser for å røre iskremingrediensene. Vær forsiktig så du ikke pisker for mye, ellers har du pisket krem før isen får sjansen til å danne seg.
- Ta temperaturmålinger med ett minutts mellomrom.
- Stopp når du har is som er konsistensen av myk servering.
- Gjenta eksperimentet med steinsalt. Hvis du har tid, kan du gjenta eksperimentet med typen salt som brukes på en innkjørsel om vinteren. Av sikkerhetsmessige grunner må du ikke spise isen du lager med issmelting.
Bland krem, melk, sukker og smakstilsetninger i den lille metallskålen.Spørsmål å vurdere
- Hvilken type salt ga iskrem raskest?
- Er det et forhold mellom størrelsen på saltkornene og hvor raskt isen stivner?
- Gjør mengden salt du tilfører en forskjell i hvor raskt isen lages eller i hvor lav temperaturen blir?
- Hvor kald må isen være for å gi den perfekte isen?
Frysepunktsdepresjonsberegninger
Formelen for frysepunktdepresjon er som følger.
Beregn hvor mye salt (løsemidlet) som trengs for å redusere frysepunktet for vann (løsningsmidlet) fra 0 ° C til -20 ° C.
Beregn hvor mange gram salt som kreves for å skape en -20 ° C frysepunktsdemping for 250 g is.
Hvis du vil gjøre de samme beregningene ved å bruke en annen mengde is eller forskjellige typer salt i stedet for bare NaCl, kan følgende ressurser hjelpe deg med å finne de riktige tallene du kan bruke:
hvor mye veier en liten bil
- Van't Hoff-faktor - Denne videoen guider deg gjennom prosessen med å finne Van't Hoff-faktoren for en hvilken som helst forbindelse.
- Molekylær vekt - Denne siden med en video forklarer hvordan man finner molekylvekten til en hvilken som helst forbindelse.
Iskrem med hjemmelaget tørris
Det er klart at for å lage iskrem, må du legge den i noe veldig kaldt for å endre kremen og sukkerblandingen til noe solid. Mens de fleste oppskrifter krever salt og is, kan de virkelig eventyrlystne prøve å lage iskrem med hjemmelaget tørris. Tørris er faktisk frossen karbondioksid. Mens du kan få salt- og iskombinasjonen din til å komme opp til -20 ° C, er tørris rundt -78,5 ° C. De kaldere temperaturene vil hjelpe deg med å gjøre isen din mye raskere!
Siden du jobber med tørris, er dette eksperimentet for videregående studenter. Alternativt kan en voksen gjøre demonstrasjonen for yngre studenter. Selv om tiden kan variere, tar dette eksperimentet omtrent 20 til 30 minutter å gjennomføre.
Materialer
- Karbondioksid brannslukker
- Stoffsekk (du kan bruke et putetrekk, sokk eller noe lignende)
- Duct tape eller sterk elektrisk tape
- Stor metallskål
- Liten metallskål eller metallkanne som har plass til en elektrisk mikser og passer inn i den større metallskålen
- Mikser
- To deler krem
- Én del melk
- Sukker eller andre smakstilsetninger etter smak
- Vernebriller og arbeidshansker
Fremgangsmåte
- Bland krem, melk, sukker og smaksstoffer i den lille metallskålen.
- Tape stoffsekken over dysen på brannslukningsapparatet. På dette tidspunktet vil du begynne å bruke arbeidshansker og beskyttelsesbriller.
- Slipp alt karbondioksid i sekken. Dette er faktisk tørris!
- Legg tørrisen i den store bollen, og nest den mindre bollen inne i tørris og begynn å blande isen din til den når det myke serveringsstadiet.
Viktige forholdsregler
Forsikre deg om at tørris ikke kommer inn i isen. Hvis den gjør det, kan du fortsatt gjøre tørriseksperimentet, men ikke spis isen. Du bør heller ikke berøre tørris med bare hender. Bruk alltid hansker, ellers kan du også bruke tang.
Iskrem moro
Iskrem er som det perfektekjemieksperimentventer på å skje. Enten du bare vil lage iskrem, legge den til noe annet, eller jobbe for å teste den perfekte oppskriften og tilsetningsstoffene, er mulighetene nesten uendelige. Sørg for at du fører en loggbok og husk å ikke spise iskremen din hvis noen av kjemikaliene kommer inn i eksperimentet ditt.
