關鍵概念
物理
化學
密度
氣體
簡介
如果你曾經在戶外不小心放開過一個充氦氣的氣球，那麼你就知道有些氣體的密度比其他氣體小。就你的氦氣球而言，它很可能在你抓住它之前就飄走了，因為氦氣比我們環境中的空氣輕得多（或密度小）。我們通常不認為氣體有密度，但它們確實有！在這個活動中，你將探索一些常見家用氣體的不同密度，包括你撥出的空氣！
背景
我們每天遇到的所有材料，從牙膏到餐盤，都是由不同型別的原子組成的。原子是保持其化學元素特性的最小物質單位。這些不同原子的型別和排列方式解釋了我們環境中所有固體、液體和氣體的不同特性。
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這些特性包括稱為密度、質量和體積的屬性。物體的密度是其質量（重量）和體積（它佔據的空間量）之間的關係。物體原子的質量、它們的大小以及它們的排列方式都決定了其密度。如果我們知道一個物體的質量和體積，我們可以使用以下公式計算密度：密度 = 質量/體積
從這個公式中，我們還可以觀察到，如果兩個物體具有相同的體積，但一個比另一個重，那麼這兩個物體具有不同的密度。如果你有一個塑膠製成的骰子，另一個是用鉛製成的相同大小的骰子，那麼用鉛製成的骰子會感覺更重。因為兩個骰子的大小相同，我們知道鉛比塑膠密度大。
密度的差異與原子的大小以及它們的緊密程度有關。構成金屬的原子通常比塑膠的原子重，並且排列得更緊密。在這個活動中，你將觀察不同氣體的密度，以及密度差異如何影響物體的行為。
材料
碼尺
兩個氣球
四湯匙小蘇打
秒錶或定時器
一杯白醋
乾淨的 16 盎司塑膠水瓶或汽水瓶
小型塑膠漏斗（如果不可用，請使用錫箔紙或羊皮紙製作臨時漏斗。）
一個幫助你的夥伴
水槽
鉛筆或鋼筆
一張紙
準備工作
在你的紙上建立一個三列三行的表格。
將左列標記為：“氣球”。在中間的框中寫上：“氣球 A”，在底部的框中寫上：“氣球 B”。將中間一列標記為：“3 英尺墜落”；將右列標記為：“6 英尺墜落”。
步驟
小心地將醋倒入水瓶中。
使用漏斗小心地將小蘇打倒入其中一個氣球中。不要繫緊它。小心地握住它，以免小蘇打灑出來。
將裝滿小蘇打的氣球固定到水瓶的頂部。避免讓小蘇打掉入瓶中。為此，握住氣球的口部，將小蘇打搖到底部。保持這種方式，同時輕輕地用氣球的口部蓋住瓶子的頂部，不要讓氣球的內容物掉入瓶中。
確保氣球的口部儘可能完全且牢固地覆蓋住瓶子的頂部。
將瓶子放在水槽中。注意氣球的大小和瓶中醋的外觀。
小心地垂直傾斜氣球，使小蘇打灑入瓶中。當小蘇打與瓶中的醋接觸時會發生什麼？瓶中的液體在變化嗎？氣球發生了什麼？你認為是什麼導致氣球改變形狀？
當反應減慢時，你可以輕輕搖晃瓶子並輕敲氣球，以確保沒有小蘇打卡在氣球中或瓶子的側面。
當反應完成後，請你的夥伴幫助你從瓶子中取出氣球，而不讓氣體從氣球中逸出。當氣球仍然連線時，請你的夥伴在氣球口部與瓶子連線的地方上方緊緊地捏住氣球。在氣球閉合的情況下，你可以輕輕地將其從瓶子中取出。（當你取下氣球時，如果瓶子中逸出一股氣體，請不要感到驚訝！）
將氣球繫上。這是“氣球 A”。
拿出第二個氣球，將其吹到與氣球 A 相同的大小並繫好。第二個氣球是“氣球 B”。
讓你的夥伴垂直握住碼尺，使其末端放在地板上。他們還應該拿著你的秒錶或計時器。
站在你的夥伴旁邊，將氣球 A 放在碼尺的頂部，使其正好離地面三英尺。
放下氣球，同時讓你的夥伴啟動計時器。
記錄氣球落到地面所需的時間。將此時間記錄在你的表格中。
用氣球 B 重複氣球掉落的步驟。哪個氣球花更長時間掉到地面？
讓你的夥伴使用碼尺測量離地面六英尺的距離。（如果你靠牆做，會更容易。）
重複氣球掉落的步驟，讓每個氣球從六英尺處掉落。將你的結果記錄在你的表格中。
額外：測試你能投擲每個氣球的最大距離。哪個更容易投擲？你認為這是為什麼？
觀察和結果
在這個活動中，你透過組合小蘇打和醋來產生二氧化碳（CO2）氣體。兩者都被稱為反應物，在這個反應中，因為它們在參與反應時會發生變化。醋呈弱酸性，而小蘇打是碳酸氫鹽。當它們組合在一起時，會發生兩步反應。反應的第一步是酸鹼反應，第二步是分解反應。當兩個步驟都完成後，最終產物是 CO2 和水 (H2O)。當你將小蘇打新增到醋中時，你應該觀察到瓶中有氣泡和泡沫。這是產生的 CO2 氣體被釋放出來。然而，反應產生的 CO2 過多，瓶子無法容納。結果，CO2 氣體逸入氣球 A，氣球膨脹。一旦所有的小蘇打與醋混合，瓶子的內容物就是 CO2 和 H2O。當沒有剩餘的反應物時，反應結束。
你在這個活動中的下一步是測量兩個不同氣球掉到地面的速率。如你所知，氣球 A 含有小蘇打和醋反應產生的 CO2。相比之下，氣球 B 含有你吹氣球時撥出的空氣。我們撥出的空氣主要是氮氣和氧氣，只有大約 4% 到 5% 的二氧化碳。因此，你正在測量氣球 A 中主要是純二氧化碳是否比氣球 B 中主要是氮氣和氧氣的混合氣體掉落得更快。
你應該發現氣球 A 比氣球 B 更快地掉到地面上。你可能注意到氣球 B 在落到地板的過程中遇到了更大的空氣阻力。氣球 B 的路徑可能不是筆直向下，而是氣球在掉落時可能會漂浮。因為兩個氣球的大小（或體積）相同，但一個比另一個掉落得更快，我們的結果告訴我們，氣球 A 中的 CO2 氣體比氣球 B 中的混合氣體密度更大。
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