鹹味科學:雞蛋在水中漂浮

來自科學夥伴的密度演示

關鍵概念
密度
質量
體積
濃度
浮力


簡介
你有沒有想過為什麼有些物體在水中漂浮而另一些物體會下沉?這與物體的密度和周圍水的密度有關。如果一個物體的密度小於它周圍的水,它就會漂浮起來。因為鹽水的密度比淡水大,所以有些東西更容易在海洋中漂浮——或者在極鹹的水體中,比如死海。你可以透過在自來水中加入鹽來製造你自己的高密度水。事實上,如果你加入足夠的鹽,你可以使水的密度如此之大,以至於雞蛋實際上可以在水中漂浮!在這個科學活動中探索這是如何運作的。
 
背景
如果你把一個雞蛋放在一杯自來水中,它會沉到底部。這是為什麼?因為雞蛋的密度高於自來水的密度,所以它會下沉。密度是單位體積的材料質量。例如,標準條件下淡水的密度約為每立方厘米一克。
 
但是,如果你在水中加入足夠的鹽,雞蛋實際上會浮回到水面!在水中加入鹽會增加溶液的密度,因為鹽增加了質量而沒有改變太多的體積。
 
當在水中加入足夠的鹽時,鹽水溶液的密度會變得高於雞蛋的密度,所以雞蛋就會漂浮起來!像雞蛋這樣的物體在水或其他液體中漂浮的能力被稱為浮力。但是,到底需要多少鹽才能使雞蛋漂浮起來呢?在這個科學活動中,你將透過製作不同鹽濃度的溶液來找出答案。
 
材料

  • 一個雞蛋

  • 量杯

  • 大容器,例如一個大碗或烹飪鍋(它必須能夠容納至少三杯。)

  • 半杯食鹽

  • 五個杯子,每個杯子至少能裝16盎司

  • 記號筆(如果你使用塑膠杯)或不乾膠膠帶和筆(用於標記非一次性杯子)

  • 三個用於混合鹽溶液的勺子

  • 用於雞蛋轉移的湯匙


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  準備工作

  • 將雞蛋從冰箱中取出,使其升溫至室溫。務必在處理生雞蛋後洗手,因為它們可能攜帶沙門氏菌。

  • 將一杯半的水倒入你的大容器中。

  • 將半杯鹽加入大容器中並攪拌以溶解一些鹽(它不會全部溶解)。

  • 再向大容器中加入一杯水(總共兩杯半),並攪拌以溶解剩餘的鹽。在你繼續下一步之前,鹽應該完全溶解。可能需要攪拌幾分鐘(五到十分鐘),所以你可能需要耐心一些。你認為從一開始就使用高濃度鹽溶液有什麼重要意義?

  • 將五個杯子在表面上排列,從左到右排成一排。將杯子標記為 1 到 5。如果你使用塑膠杯,可以使用記號筆標記它們。如果你使用非一次性杯子,可以使用不乾膠膠帶和筆標記它們。

 

步驟

  • 將你準備好的四分之三杯鹽溶液加入 1 號杯中。

  • 向 2 到 5 號杯中加入四分之三杯普通自來水。(5 號杯將是普通的自來水。)

  • 將你準備好的四分之三杯鹽溶液加入 2 號杯並混合。與 1 號杯相比,2 號杯中的鹽濃度是多少?

  • 將 2 號杯中四分之三杯鹽溶液加入 3 號杯並混合。與 1 號和 2 號杯相比,3 號杯中的鹽濃度是多少?

  • 將 3 號杯中四分之三杯鹽溶液加入 4 號杯並混合。與其他杯子相比,4 號杯中的鹽濃度是多少?

  • 使用湯匙將雞蛋放入 5 號杯中。雞蛋會漂浮嗎?

  • 使用勺子將雞蛋取出並放入 4 號杯中。雞蛋會漂浮嗎?

  • 對 3、2 和 1 號杯重複此過程。雞蛋首先在哪個杯子中漂浮?如果雞蛋在多個杯子中漂浮,你是否注意到它們漂浮方式有任何差異?這說明雞蛋的密度是什麼?

  • 額外內容:在這個科學活動中,你算出了使雞蛋漂浮所需的鹽量,誤差在兩倍之內。你可以透過測試額外的鹽水溶液來進一步縮小範圍,以嘗試確定雞蛋的密度。為此,從雞蛋首次漂浮的鹽濃度開始製作溶液,然後像以前一樣製作新的稀釋系列。現在雞蛋首先在哪個杯子中漂浮?這說明雞蛋的密度是什麼?

  • 額外內容:使用更多的雞蛋重複此活動,可能包括煮熟的和未煮熟的雞蛋。你是否使用其他雞蛋得到了相同的結果,或者不同雞蛋之間存在一些差異?對於測試煮熟的雞蛋與生雞蛋,你應該先測試同一個生雞蛋,然後在煮熟後進行測試,以調查任何差異。

  • 額外內容:找出海水中含有多少鹽。根據你的活動結果,你認為雞蛋會在海水中漂浮還是下沉?

 [中斷]
觀察和結果
雞蛋是否在 1 號和 2 號杯中漂浮,但在 3、4 或 5 號杯中沒有漂浮?
 
你很可能看到雞蛋在 1 號杯中漂浮得最好,在 2 號杯中漂浮得稍微少一些(但一部分在水面上方),並且在其他杯子中沒有漂浮。1 號杯含有你最初準備的未稀釋的鹽溶液,即半杯鹽,總共兩杯半水。當你的杯子號碼增加時,2 到 4 號杯中鹽溶液的濃度減半;例如,2 號杯中鹽的濃度是 1 號杯的一半,而 3 號杯中鹽的濃度又是 2 號杯的一半。(5 號杯含有普通自來水。)雞蛋應該在 3、4 和 5 號杯中下沉,因為雞蛋的密度高於這些杯中溶液(或普通自來水)的密度。1 號和 2 號杯中的鹽比其他杯子中的多(1 號杯中的鹽最多),這意味著這些溶液密度更大。雞蛋應該在這兩個杯子中漂浮(一部分在水面上方),因為這些溶液的密度高於雞蛋。雞蛋的實際密度介於 3 號杯中溶液的密度和 2 號杯中溶液的密度之間。
 
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此活動由科學夥伴合作推出

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