關鍵概念
材料科學
食品科學
化學
吸水性
引言
您是否曾讓電子裝置弄溼並停止工作？ 如果您能在內部零件損壞之前將其乾燥，那就太好了，對吧？ 實際上，有些物質可以從周圍環境中吸收水分。 您可能已經注意到，當您購買新鞋、電子產品或牛肉乾時，裡面通常會有一個小包裝，上面有警告：“矽膠，請勿食用”。 這種小袋凝膠可保護產品免受輕微的水損害，例如在非常潮溼的時候。 想象一下您的牛肉乾溼乎乎的、黏糊糊的——它不會具有您期望的質地！
在這個有趣的活動中，您將使用黃瓜來探索不同的物質如何從周圍環境中吸收水分。 當黃瓜暴露在鹽、糖或小蘇打中時，您可能會驚訝地發現黃瓜會發生怎樣的變化。 而且您將發現下次電子裝置弄溼時，您如何才能拯救它！
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背景
一些材料或物質可以從周圍環境中吸收水分——它們被稱為吸溼性的。 它們吸收的水分子可以被困在材料的孔隙中，與物質分子弱結合，或者可以形成“結晶水”，這是一種存在於鹽等化合物晶體結構內部的水。 有些化合物甚至會吸收大量水分而溶解成液體溶液。 這些材料被稱為潮解性的。
但這一切有什麼用呢？ 實際上，吸溼性材料就在您身邊。 一些常見的材料包括木材、粘土和羊毛。 由於吸溼性物質在吸收水分方面做得很好，因此它們通常用作乾燥劑或乾燥劑，就像那些小小的矽膠包裝一樣。 當您想要保持產品非常乾燥時，這些非常有用。 為了確定材料的吸溼性，科學家會測量其吸收的水分量，這取決於環境的相對溼度。 現在您可以在家中測試這些令人印象深刻的材料。 讓我們開始探索您廚房中的哪些物質可以從周圍環境中吸收水分。
材料
黃瓜
糖
小蘇打
鹽
廚房秤（可選）
刀（以及成人幫助使用）
四個小盤子
茶匙
手錶或時鐘
足夠大的平坦工作空間來設定所有材料
準備工作
取下未削皮的黃瓜，並在成人的幫助下，用刀切下四個大小相等的切片。 切片厚度應約為0.5釐米。黃瓜片看起來怎麼樣？ 它很溼嗎？ 當您觸控它時感覺如何？ 感覺清脆、堅硬還是軟塌塌的？ 當您拿起它時，它是否保持其剛度？
如果您有廚房秤，您可以稱量每個黃瓜片的重量，並記下每個切片的重量。
將每個切片放在不同的盤子上；每個切片現在將接受不同的處理。
步驟
量取一茶匙鹽。感覺一下鹽。它很乾嗎？對於第一個切片，從茶匙中小心地將鹽倒在黃瓜片頂部。 鹽不應從黃瓜上掉下來，而是在頂部形成一個小堆。您認為鹽或黃瓜會發生什麼變化？
量取一茶匙糖。用手指觸控糖。感覺如何？現在，在第二個黃瓜片頂部用糖堆成一個小堆。您認為過一會兒糖會感覺或看起來不同嗎？
量取一茶匙小蘇打。它看起來和感覺如何？將小蘇打堆在第三個黃瓜片頂部。您認為在這種情況下可能會發生什麼？
黃瓜片四將是您的對照，這意味著它不接受任何處理，並且是您將用來比較結果的切片。 將其按原樣留在盤子上。
觀察所有四個黃瓜片 30 分鐘。 密切觀察您放在每個切片上的不同物質發生了什麼。 您也可以偶爾使用茶匙輕輕地將小堆壓在黃瓜上。 （確保在觸控每種物質之間清潔茶匙。）您是否注意到不同物質的質地發生了任何變化？ 隨著時間的推移，它們會發生什麼變化？
在相同的 30 分鐘內，每五分鐘用手指觸控鹽、糖和小蘇打。 （請務必在每次觸控之間沖洗手指。）它們感覺如何？ 它們會隨著時間的推移而開始改變嗎？
如果物質變溼，請取一個乾淨的勺子，小心地取出糖、鹽或小蘇打的堆，並將其替換為相同量的新鮮糖、鹽或小蘇打。 記下您更換每種物質小堆的頻率。哪種物質最先變溼？ 您認為您必須多久更換一次鹽、糖或小蘇打？
30 分鐘後，從黃瓜上移除所有糖、鹽和小蘇打（記錄哪個切片上放了哪種物質）。 用手指清潔黃瓜片上的任何殘留物質。觸控不同的黃瓜片時，感覺如何？ 它們感覺不同嗎？ 有些仍然感覺清脆，還是變得軟塌塌了？
一旦所有黃瓜片都乾淨了，如果您有廚房秤，您可以稱量每個黃瓜片的重量並記下任何變化。 將此值與您在開始時寫下的數字進行比較。在活動期間，黃瓜片發生了什麼變化？ 它變重還是變輕了？ 比較不同的物質，哪種物質導致的變化最大？ 您能想到原因嗎？
最後，將黃瓜片切成兩半，並將每個切片的質地和厚度與對照切片的質地和厚度進行比較。它們的質地和外觀是否發生了變化？ 如果是，如何變化？ 切片厚度是否發生了變化？ 哪種物質的效果最明顯？ 這告訴您該物質的吸水能力如何？
額外： 在此活動中，您測試了鹽、糖和小蘇打。現在，您能想到其他可能具有吸溼性的物質嗎？
額外： 在您對某些物質進行測試期間，黃瓜失去了大量水分。您認為您可以再次為黃瓜補水嗎？在脫水測試後，嘗試將每個黃瓜片放入一個乾淨的淡水杯中，讓它過夜。黃瓜片在早上看起來不同嗎？
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觀察結果
您是否觀察到黃瓜片在縮小？ 新鮮黃瓜在您觀察的 30 分鐘內應該保持非常清脆和溼潤。 這是因為黃瓜實際上 96% 是水。 對於頂部放有鹽、糖或小蘇打的切片，您應該注意到，隨著時間的推移，這些物質會變溼並吸收黃瓜中的水分。 您可能在整個活動中最常更換鹽。 30 分鐘後，實驗性黃瓜片應該會減輕一些重量，並且與對照片相比，切片可能變得更薄、更軟。 其中一些切片實際上可能甚至開始看起來更小。
黃瓜縮小實際上有幾個原因。 其中之一是您測試的物質的吸溼性。 鹽具有很強的吸收周圍水分的能力。 在相對溼度約 75% 以上時，鹽甚至會變成潮解性的，這意味著它吸收了大量水分而變成溶液。 糖也具有吸溼性； 它與其周圍環境中的水分子形成弱鍵。 事實上，這種特性在烘焙蛋糕和餅乾時非常有用。 您是否注意到，脆餅在放置一段時間後會變得有嚼勁？ 這是因為糖會吸收空氣中的水分，從而使餅乾變得溼潤。 雖然小蘇打的吸溼性較弱，但放有小蘇打的黃瓜片可能仍然會減輕一些重量，這意味著小蘇打能夠吸收黃瓜中的一些水分。
除了吸溼性外，滲透作用也有助於觀察到的黃瓜水分流失。 黃瓜內部的水不含太多鹽或糖，但切片頂部的水的鹽或糖濃度會很高。 為了補償這種不平衡，黃瓜細胞內部的水開始透過細胞膜移動到頂部的鹽或糖水的高濃度中； 這個過程稱為滲透作用。 這也是為什麼您在吃大量鹹味和甜味食物後會感到如此口渴的原因。 食物中大量的鹽或糖會“拉出”您細胞中的水分，這會導致大腦告訴您喝更多的水。
現在我們回到開頭：吸溼性如何幫助您的電子裝置？ 下次裝置弄溼時，一旦您將其關閉並從外部擦乾，請嘗試將其放入密封袋中並新增一種非常吸溼性的物質。 裝滿鹽的茶包或那些小小的矽膠包裝的吸溼能力可能足以將其乾燥並使其再次工作。
清理
如果您堆肥，您可以堆肥您的黃瓜片。 否則，可以將黃瓜片、鹽、糖和小蘇打丟棄在垃圾桶中。
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