核心概念
物理學
化學
固體
液體
旋轉
引言
你是否曾在冰箱裡發現一個雞蛋,並想知道它是生的還是熟的?儘管雞蛋在煮熟時其內部會發生巨大變化,但如果不打破蛋殼,仍然很難區分熟雞蛋和生雞蛋。在這個活動中,你將發現物理學如何幫助你區分它們!
背景知識
鳥蛋包含一個被膜包裹的蛋黃,周圍是透明的液體(蛋清,或蛋白)——所有這些都包裝在一個堅硬的蛋殼中。蛋清主要由漂浮在水中的蛋白質組成。蛋黃含有蛋白質、一些脂肪、水以及雞蛋中大部分的維生素和礦物質。
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在煮熟之前,蛋清和蛋黃是液體;它們的粒子不會粘在附近的粒子上,而是互相沿著彼此流動。蛋黃與蛋清被一層膜隔開,但這層膜兩側的粒子可以自由移動。
當雞蛋被加熱時,這些液體會發生化學變化。蛋白質會解開並相互結合,從而形成一個捕獲水的蛋白質網路。在此期間,蛋黃和蛋清會變成凝膠狀的柔性固體。當雞蛋冷卻時,鍵會變得更加堅硬,內容物也會變成固體。這些內容物的形狀以及它們在雞蛋內的質量分佈會固定下來。
蛋殼主要由碳酸鈣組成。將其放入沸水中時不會發生變化。儘管蛋殼上有允許空氣和其他小顆粒透過的孔,但在烹飪過程中幾乎沒有物質交換。這種安排意味著雞蛋的質量不會發生顯著變化。
因此,如果你把雞蛋帶殼煮熟,它的外觀不會改變——它的質量也不會改變。如何在不打破蛋殼的情況下判斷雞蛋是生的還是熟的?嘗試一下這個活動來找出答案!
材料
六個大小和顏色相似的生雞蛋(處理生雞蛋後務必用肥皂和溫水徹底洗手)
平底鍋
爐子(請小心使用,並請成年人幫助你使用爐子和處理本活動中的熱物品)
水
計時器
漏勺
碗
鉛筆
一張紙
準備
將冷水倒入碗中。
將三個雞蛋放入平底鍋中,並加入足夠的水,使其覆蓋雞蛋約半英寸。請成年人幫助你將平底鍋放在爐子上並開啟爐灶。
將水加熱至沸騰並保持沸騰七分鐘。你認為雞蛋在這段時間裡會發生什麼變化?
關閉爐灶。
請成年人幫助你使用漏勺小心地從熱水中逐個取出每個雞蛋,然後放入冷水碗中,同時小心不要將其打碎。讓雞蛋完全冷卻。
用鉛筆在三個仍然是生的雞蛋上做一個小標記。保持標記不顯眼,因為這會更容易以公正的方式測試你的想法。
將生雞蛋與熟雞蛋放在一起。這樣做可以確保當你開始測試時,所有雞蛋都處於相同的溫度。
步驟
選擇一個生雞蛋並將其打在盤子上。生雞蛋的內容物看起來如何?(處理生雞蛋後務必洗手)。
用一個熟雞蛋重複第一步。熟雞蛋的內容物與生雞蛋有何不同?
本活動的目標是找到一種可以識別雞蛋是熟的還是生的方法,而無需打破蛋殼。你有什麼想法?
從剩下的四個未打碎的雞蛋中選擇一個熟雞蛋和一個生雞蛋。現在將另外兩個雞蛋放在一邊。
如果你發現兩個雞蛋之間有差異(除了你的標記),請將其記在紙上。
觀察雞蛋,聞一下它們,然後用手稱重。其中一個看起來是否不同,聞起來是否不同,或者看起來比另一個重?
輕輕地用鉛筆敲擊熟雞蛋並聆聽。然後用生雞蛋做同樣的事情。你能聽到有什麼不同嗎?
將雞蛋逐個靠近你的耳朵搖晃。你能聽到哪個是生的嗎?
將一個雞蛋放在尖端上並旋轉它。嘗試幾次後再換另一個雞蛋。一個是否比另一個更容易旋轉?
執行任何其他測試或尋找你能想到的任何其他區別特徵(除了你的標記)。
檢視你的筆記。你發現差異了嗎?如果是,你認為這些差異的出現是因為其中一個雞蛋是熟的,而另一個不是嗎?為什麼?
如果你發現生雞蛋和熟雞蛋之間存在一個或多個差異,請進行測試以檢視它們是否也出現在你的最後一對雞蛋中。在進行測試時,儘量不要看生雞蛋上的小標記。這些差異是否也能區分這對雞蛋中的生雞蛋和熟雞蛋?
如果你發現一個適用於兩對雞蛋的差異,你認為它可以區分所有熟雞蛋和生雞蛋嗎?你認為這種差異是如何發生的?
清理
處理生雞蛋後務必用肥皂和溫水洗手。如果你的雞蛋儲存和處理得當,你可以吃煮熟的雞蛋——也可以煮你的生雞蛋。
觀察和結果
在嘗試將雞蛋在尖端旋轉之前,可能無法區分生雞蛋和熟雞蛋。即使很難旋轉熟雞蛋,但旋轉生雞蛋可能要困難得多。
當你煮雞蛋時,內部會變成固體。然而,這種轉變不會從外部改變雞蛋的外觀、氣味或聲音。
但是你可以透過將它們在尖端旋轉來區分熟雞蛋和生雞蛋:熟雞蛋更容易旋轉。因為熟雞蛋的內部是固體的,所以其內部的粒子無法相對於彼此或蛋殼移動。因此,所有內部粒子都與蛋殼一起一致移動。然而,在生雞蛋中,內部仍然是液體的。構成液體的粒子可以彼此分開並與蛋殼分開滑動和移動。當你旋轉生雞蛋的蛋殼時,裡面的液體不會立即開始旋轉——它需要一些時間來“追上”,並且蛋殼和液體之間的摩擦會減慢旋轉運動。因為透過加快旋轉速度更容易使雞蛋在尖端保持平衡,所以熟雞蛋比生雞蛋更容易保持平衡。熟雞蛋的內部不那麼晃動也有幫助,因為它不會單獨移動,並且其質心是固定的。
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