關鍵概念
溫度
物理學
工程學
材料科學
介紹
你有沒有把一塊糖果掰成兩半與朋友分享過？ 你知道你在掰糖果的時候其實是在進行一項小小的物理活動嗎？ 在這個活動中，你可以透過玩糖果來學到更多關於材料及其特性的知識。 這是一種有趣（且美味）的方式來研究材料科學，其中包括學習不同材料如何斷裂——以及在什麼條件下斷裂。 在這個專案中，你將把各種糖果棒掰成兩半，然後看看把它們放進冰箱後會發生什麼。 你認為它們會更容易還是更難掰斷？
背景知識
材料科學家和工程師研究不同的材料，它們如何彎曲和斷裂，以及如何使它們更堅固。 這使得科學家們能夠幫助開發更堅固、更安全的結構和物體。 材料的行為可能會有所不同，具體取決於你是拉伸、彎曲還是壓縮它們。 如果你只是稍微拉伸或彎曲材料，它可能會彈回原來的形狀。 例如，想想當你稍微彎曲金屬或塑膠尺子時會發生什麼。 這種“有彈性的”行為稱為彈性形變。 幾乎所有材料在斷裂之前都會表現出一些彈性行為（即使只是一點點）。
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但是，如果你過度彎曲或拉伸材料會發生什麼？ 有些材料會繼續變形，但會永久保持其彎曲形狀，而不是彈回。 例如，想想當你彎曲回形針時會發生什麼。 這稱為塑性形變。 在最終斷裂之前可以經歷大量塑性形變的材料稱為韌性材料。 其他材料在你過度彎曲它們時會突然斷裂——例如，木製尺子或鉛筆。 突然斷裂且沒有經歷太多塑性形變的材料稱為脆性材料。
但是材料的行為並不總是相同的； 諸如溫度之類的條件會對它們的反應產生很大影響。 建造戶外結構（如橋樑）或戶外使用的物品（如汽車）的工程師必須擔心溫度變化將如何影響材料的行為。 你不希望一個在溫暖的日子裡既美觀又堅固的結構在天氣變熱或冰凍時突然倒塌！ 在這個專案中，你將研究溫度如何影響當你嘗試將不同的糖果棒掰成兩半時會發生什麼。
材料
你選擇的各種全尺寸糖果棒，每種兩個
各種“軟”糖果，如 Twizzlers、AirHeads 或橡皮糖（強烈推薦 AirHeads，因為它們最能體現實驗效果。），每種兩個
可以使用冰箱
筆或鉛筆和紙（可選）
準備工作
在你開始實驗前約一小時，將每種糖果樣品中的一個放入冰箱。
將另一半樣品放在室溫下。 你認為溫度會對這些糖果材料的物理行為產生很大影響嗎？
步驟
取出一個室溫糖果樣品，用雙手握住兩端。
慢慢開始將全尺寸糖果對摺彎曲。 密切注意彎曲它的難度。 它非常僵硬以至於根本難以彎曲嗎？ 還是非常柔軟且容易彎曲？
繼續彎曲糖果直到它斷裂。 密切注意它是如何斷裂的。 它是突然斷裂（脆性）還是拉伸並逐漸斷裂（韌性）？
注意：有些物品，如 Twizzlers 和橡皮糖，非常柔軟，因此你可能根本無法透過彎曲它們來使其斷裂。 你可以透過將它們拉開來使它們斷裂嗎？ 如果可以，斷裂是如何發生的——突然（脆性）還是有彈性的和逐漸的（韌性）？
如果你想記錄每種糖果及其在彎曲和斷裂過程中的材料行為，請在進行斷裂測試後記錄每次觀察結果。
現在，從冰箱中取出對應的糖果，重複上述步驟。 記住仔細觀察糖果是如何斷裂的。 糖果更容易還是更難彎曲？ 糖果的斷裂方式是否不同？
對你的其他每種糖果樣品重複此步驟。 記住密切注意材料的彎曲難度以及它們是如何斷裂的。
相同種類的糖果在不同溫度下表現不同嗎？ 在彎曲測試中，相同溫度的不同糖果之間表現如何？ 你認為如果你嘗試在高於室溫的溫度下彎曲這些糖果會發生什麼？
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觀察與結果
在這項活動中，你應該已經看到大多數材料在冰箱中放置一小時後變得更硬且柔韌性更差。 例如，橡皮糖和 Twizzlers 等物品在室溫下可能非常鬆軟，會因自身重量而彎曲，但在冰箱中放置後需要稍微用力才能彎曲。 即使它們因寒冷而變得更硬且更難彎曲，但它們仍然可能沒有經歷脆性斷裂。 這並不意味著你的活動出錯了——有些材料即使在非常冷的時候仍然是韌性的！ 然而，其他材料可能在你冷凍它們時表現出從韌性到脆性的非常明顯的轉變。 這對於 AirHeads 糖果和某些巧克力棒非常有效，它們在室溫下是粘稠且可拉伸的（韌性的），但在冷凍時會發出非常乾淨的“啪”聲（脆性的）。
清理
記住，總的來說，吃太多糖果不是很健康。 一次吃太多糖果會讓你感到不適。 確保與其他人分享糖果——併為以後留一些！
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