甜蜜的科學:跳舞的糖心

來自科學夥伴的情人節化學挑戰

關鍵概念
化學
碳酸化
化學反應
糖果
 
介紹
您是否曾經開啟一瓶新鮮的碳酸水或汽水,倒了一杯,然後只是看著氣泡在杯中向上冒泡?您是否想過這些氣泡是什麼?它們是由二氧化碳氣體組成的,二氧化碳氣體在高壓下壓入汽水中,在您開啟瓶子之前。這種二氧化碳氣體不僅可以為您提供一杯清爽的飲料,還可以為您帶來一場表演。如何做到?透過讓糖心“跳舞”!在此過程中,您將發現這項有趣的活動中一些有趣的化學原理。因此,今年情人節,如果您收到一些糖心,您可以拿起一杯汽水,嘗試這項科學活動,探索另一種享受糖果的方式——觀看它們緩慢地跳舞!
 
背景
碳酸飲料,例如一瓶汽水,充滿了溶解的二氧化碳氣體。但是當瓶子仍然密封時,您看不到二氧化碳氣泡。這是為什麼呢?瓶裝(和罐裝)汽水是在加壓條件下製備和儲存的,這些條件迫使氣體保持混合在液體中——即溶解在溶液中。然而,一旦瓶子或罐子被開啟,壓力就會降低,使得一些氣體從溶液中逸出——並變成嘶嘶作響的二氧化碳氣泡!將汽水倒入玻璃杯中會釋放出更多的氣泡。但是這個過程如何導致糖果跳舞呢?
 
糖心——情人節常見的禮物——比汽水密度大,因此如果將它們放入一杯汽水中,它們會沉到杯底。但是接下來會發生什麼呢?嘗試一下這項科學活動來找出答案!
 
材料

  • 至少四個糖心

  • 一瓶或一罐新鮮的無色汽水(未開封),例如雪碧或七喜

  • 一個高且透明的玻璃杯

  準備


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  • 拿出您未開封的汽水、玻璃杯和四個糖心。

  • 將所有物品放在靠近水槽的區域,以防汽水溢位。

  步驟

  • 將新鮮汽水倒入玻璃杯,幾乎倒滿。

  • 拿起四個糖心,一次一個地放入汽水中。當您將糖心放入汽水中時會發生什麼?

  • 觀察汽水幾秒鐘。糖心放入汽水後不久會發生什麼?

  • 再觀察汽水至少五分鐘。隨著時間的推移,汽水中的糖心會發生什麼變化?

  • 您能解釋糖心在汽水中的行為嗎?您認為二氧化碳氣體是如何參與其中的?

  • 額外嘗試: 再次嘗試這項科學活動,但這次使用其他糖果。您使用其他糖果會得到相同的結果嗎?如果它們不“跳舞”,您認為這是為什麼?

  • 額外嘗試: 除了使用汽水,還可以嘗試使用水、醋和小蘇打,這也會產生二氧化碳氣體。具體來說,嘗試將玻璃杯裝滿約一半的水,混入一茶匙小蘇打,加入糖心,然後緩慢加入醋,直到玻璃杯幾乎裝滿。糖心會在小蘇打和醋的混合物中“跳舞”嗎?

  • 額外嘗試: 另一種探索碳酸化的有趣方法是嘗試噴射科學:健怡可樂與曼妥思的爆發“把科學帶回家”活動。這兩種基於二氧化碳的反應有什麼相似之處?您認為它們在哪些方面有所不同?

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觀察與結果
糖心是否先沉到杯底,然後隨著時間的推移,在汽水中再次浮起——然後再沉下去——“跳舞”?
 
在這項活動中,您將糖心放入一杯剛倒入的新鮮碳酸汽水中。由於糖心比汽水密度大,它們應該很快沉到杯底。但隨後應該會發生一些有趣的事情。幾分鐘後,一些(或全部)糖果應該會開始緩慢地在汽水中上升。汽水中的二氧化碳氣泡會粘附在糖果上,當足夠多的比汽水輕的氣泡積聚在給定的糖果上時,它們應該會將糖果向上抬起穿過汽水。一旦到達汽水頂部,二氧化碳氣泡就會逸入空氣中,導致糖果再次下沉。但是當糖果下沉時,應該會有更多的氣泡粘附在它上面,導致它再次上升並重復這個迴圈。這種上下運動使糖心糖果看起來在汽水中緩慢地“跳舞”。
 
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本活動由科學夥伴合作呈現

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