Vědecké projekty zmrzliny

Co je lepší než zábavný vědecký experiment? Jeden, který je smíchán se zmrzlinou! Zmrzlina je chutná, ale věděli jste, že má také nejrůznější vědecký potenciál? Od superchlazení po chemii, na vrcholu tohoto kuželu je spousta věd.

Kořenové pivo plovoucí bubliny

Neexistuje lepší výmluva, abyste měli kořenové pivo, než ve jménu vědy. Ten šálek pěnivé dobroty obsahuje řadu vědeckých příležitostí, které čekají na objevení. Pokud jste někdy přemýšleli, proč má kořenový plovák tolik bublin a co můžete udělat, abyste to změnili, je tento experiment pro vás! Je vhodný pro studenty základního věku a pokud budete sledovat jednu nebo více variant, bude to trvat asi 30 minut až hodinu. (Poznámka: Měření objemu posunutím je vhodné pro studenty, kteří jsou alespoň na střední škole.)

• Experimenty se suchým ledem
• Experiment Gregor Mendel Pea Plant
• Experimenty s povrchovým napětím pro děti

Materiály

• Čiré sklo
• Kořeněné pivo
• Vanilková zmrzlina s cukrem a bez cukru
• Jedna odměrka pro pevné látky a odměrka pro kapaliny
• Svinovací metr (Tip: Pro mladší děti získejte maskovací páska který má na sobě pravítko, a poté před zahájením experimentu přelepte stranu sklenice nebo šálku.)

Základní postup

Následující postup je určen mladým studentům, kteří mohou měřit měřicí páskou, ale nezvládají matematiku, aby zjistili objem látek.

1. Změřte jeden šálek zmrzliny v odměrce. Přidejte šálek zmrzliny do čirého skla.
2. Změřte jeden šálek kořenového piva v odměrce. Na konci experimentu budete chtít zjistit, kolik kořenového piva jste mohli přidat do zmrzliny.
3. Pomalu přidávejte kořenové pivo do zmrzliny. Chcete změřit množství vyrobené pěny, ale nechcete, aby pěna šla výš než je horní část sklenice.
4. Když jste přidali tolik kořenového piva, kolik můžete, aniž by pěna šla nahoru, změřte sklenici.
   1. Kolik je tam pěny? (K měření použijte měřicí pásku.)
   2. Kolik kořenového piva byste mohli přidat? (Odečtěte, kolik je ve vaší odměrce od jednoho šálku, se kterým jste začali. To je, kolik jste přidali.)

Co se děje?

Každý ví, že bubliny v kořenovém pivu jsou bubliny oxidu uhličitého. Přemýšleli jste však někdy, co se děje, aby se pěna stala ... pěnivou?

Přesycená řešení : Kořenové pivo (a všechny ostatní nápoje sycené oxidem uhličitým) je přesyceno oxidem uhličitým. Přesycený je vědecký způsob, jak říci, že existuje více rozpuštěné látky (v tomto případě oxidu uhličitého), než kolik dokáže pojmout roztok (v tomto případě kapalina z kořenového piva). Přesycená řešení jsou popsána jako nestabilní. To znamená, že se snaží uvolnit své rozpuštěné látky co nejdříve, a proto uslyšíte syčivý zvuk unikajícího plynu a uvidíte, jak se po otevření láhve syceného nápoje začnou tvořit bubliny. Nukleační místa : Když do zmrzliny přidáte kořenové pivo, v podstatě vyrazíte bubliny oxidu uhličitého z kořenového piva. To však není jediné místo, odkud vaše pěnivé bubliny pocházejí. Zmrzlina má také vzduch. Ty bubliny vzduchu ve vaší zmrzlině poskytují nukleační místa které umožňují tvorbu a růst bublin oxidu uhličitého. Povrchové napětí : Všimli jste si někdy, že některé bubliny v kořenovém plovoucím plováku jsou opravdu velké? Je to proto, že některé přísady ve zmrzlině snižují povrchové napětí sody, takže se plynové bubliny mohou rozpínat, zatímco jiné přísady bubliny zachycují a nechávají je suspendované ve vašem zpěněném nápoji. Podobá se tomu, jak bílkoviny zachycují mořskou pěnu v oceánu.

Variace

Výroba plováků z kořenového piva není jen dětská hra. Pokud si chcete s jídlem užit více, vyzkoušejte tyto varianty, které se pohybují od relativně jednoduchých po obtížnější.

Přepněte postup : Místo přidání zmrzliny a poté kořenového piva nejprve přidejte kořenové pivo a poté zmrzlinu. Mění to vůbec reakci? Účinek vašich složek: Zkuste svůj experiment ještě několikrát, ale tentokrát použijte značku zmrzliny s větším množstvím cukru a poté značku zmrzliny s menším množstvím cukru. Který z nich produkuje více pěny, měřeno podle vašeho metru? Co se stane, když použijete zmrazené pochoutky s menším množstvím vzduchu, jako je gelato nebo sorbet, který nemá mléko? Abyste získali spolehlivější výsledky, použijte pro každý experiment stejné množství zmrazené pochoutky.

Měření objemu

Nejjednodušší způsob, jak zjistit objem vyrobené pěny, je provést experiment ve vědeckých kádinkách, které mají na straně vyznačený objem. Pokud se však cítíte zvlášť matematicky a nemáte přístup k vědecké kádince, existuje způsob, jak zjistit objem vaší pěny pomocí malé matematiky a nějakého deduktivního uvažování.

1. Podívejte se na obal a zjistěte, kolik tekutin uncí pojme váš šálek. Toto je celkový objem, když je váš šálek zcela naplněn.
2. Dále budete měřit objem jednoho šálku zmrzliny pomocí metody posunutí. Myšlenka metody přemístění je jednoduchá. Pokud můžete naplnit objem šálku 10 uncí vody, kolik vody můžete nalít do šálku po přidání jedné kopečku zmrzliny? Tato odpověď je objem vaší zmrzliny.
   1. Už byste měli vědět, kolik uncí vody pojme váš šálek. (Použijte vodu, protože nebude reagovat se zmrzlinou.)
   2. Přidejte do šálku kopeček zmrzliny. Nemusíte to měřit předem.
   3. Pomocí další odměrky do šálku se zmrzlinou přidejte vodu, dokud nebude naplněna až na doraz. (Nezapomeňte sledovat, kolik tekutých uncí používáte.)
   4. Odečtěte celkové množství tekutých uncí, které jste přidali, od celkových uncí tekutin, které váš pohár pojme. Například pokud váš šálek pojme 10 tekutých uncí a vy jste dokázali do šálku nalít osm tekutých uncí, vaše zmrzlina má objem dvou tekutých uncí.

Zmrzlina s bodem mrazu

Deprese bodu mrazu zní komplikovaně, ale student střední školy, který používá alespoň Algebru a je mu příjemné pracovat s proměnnými, by měl být schopen provádět výpočty. Výroba zmrzliny trvá asi 30 až 45 minut.

V podstatě, abyste dostali zmrzlinu, musíte připravit směs krém-mléko-cukr dostatečně studenou, aby zmrzla do pevného stavu. Mnoho receptů vyžaduje, aby se zmrzlinová směs ochladila na kostky ledu a přidala se k nim sůl. Přidáním soli do kostek ledu snižujete teplotu, při které voda mrzne, a tím se kostky ledu ochladí. Toto je také známé jako deprese bodu mrazu . Video níže vysvětluje, co se děje chemicky, když stlačíte bod mrazu vody.

Materiály

• Dvě části krému
• Jedna část plnotučného mléka
• Cukr a další příchutě podle chuti
• Elektrický mixér
• Jedna malá kovová mísa
• Jedna velká kovová mísa (malá mísa musí pohodlně zapadnout dovnitř)
• Rozdrcený led
• Odměrky a lžíce
• Teploměr navrženo pro použití ve vědecké laboratoři
• Různé soli granulí různé velikosti, jako je stolní sůl a kamenná sůl
• Chlorid vápenatý, chlorid hořečnatý, chlorid sodný a / nebo chlorid draselný (k dostání v železářství jako tavenina ledu)
• Stopky nebo časovač

Postup

1. Smíchejte smetanu, mléko, cukr a příchutě v malé kovové misce.
2. Menší misku vložte do větší misky a do větší misky přidejte led. Malá mísa by měla být obklopena ledem.
3. Do větší mísy s ledem opatrně nalijte jeden půl šálku na jeden šálek kuchyňské soli. Přesné množství závisí na tom, jak velká je vaše mísa, ale myšlenka je, že chcete přinejmenším pokrýt vrchol ledu solí.
4. Poznamenejte si svoji počáteční teplotu.
5. Spusťte časovač.
6. Začněte používat elektrický mixér k míchání zmrzlinových ingrediencí. Dávejte pozor, abyste nepřekročili rytmus, jinak budete mít šlehačku, než se zmrzlina dostane do šance se vytvořit.
7. Měření teploty provádějte v minutových intervalech.
8. Přestaňte, když máte zmrzlinu konzistence měkkého servírování.
9. Opakujte experiment s kamennou solí. Pokud máte čas, můžete experiment zopakovat s typem soli, která se v zimě používá na příjezdové cestě. Z bezpečnostních důvodů však nejezte zmrzlinu, kterou připravujete pomocí taveniny ledu.

Otázky ke zvážení

1. Který typ soli přinesl zmrzlinu nejrychleji?
2. Existuje vztah mezi velikostí solných granulí a tím, jak rychle zmrzlina tuhne?
3. Záleží na množství přidané soli v tom, jak rychle se zmrzlina vyrábí nebo v jaké nízké teplotě?
4. Jak chladný musí být led, aby poskytl dokonalou zmrzlinu?

Výpočty deprese bodu mrazu

Vzorec pro depresi bodu mrazu je následující.

Vypočítejte, kolik soli (rozpuštěné látky) je potřeba ke snížení bodu tuhnutí vody (rozpouštědla) z 0 ° C na -20 ° C.

Vypočítejte, kolik gramů soli je zapotřebí k vytvoření deprese bodu mrazu -20 ° C pro 250 g ledu.

Pokud chcete provádět stejné výpočty s použitím jiného množství ledu nebo různých druhů soli místo pouhého NaCl, následující zdroje vám pomohou najít správná čísla, která se mají použít:

• Van't Hoffův faktor - Toto video vás provede procesem hledání faktoru Van't Hoff pro jakoukoli sloučeninu.
• Molekulární váha - Tato stránka s videem vysvětluje, jak zjistit molekulovou hmotnost jakékoli sloučeniny.

Zmrzlina s domácím suchým ledem

Je jasné, že k výrobě zmrzliny je třeba ji dát do něčeho opravdu studeného, ​​aby se směs smetany a cukru změnila na něco pevného. Zatímco většina receptů požaduje sůl a led, skutečně odvážní mohou zkusit vyrobit zmrzlinu s domácím suchým ledem. Suchý led je ve skutečnosti zmrazený oxid uhličitý. I když můžete dosáhnout toho, aby vaše kombinace soli a ledu dosáhla přibližně -20 ° C, suchý led je kolem -78,5 ° C. Chladnější teploty vám pomohou udělat vaši zmrzlinu mnohem rychlejší!

Protože pracujete se suchým ledem, je tento experiment určen studentům středních škol. Alternativně může demonstraci pro mladší studenty udělat dospělý. I když se čas může lišit, provedení tohoto experimentu trvá přibližně 20 až 30 minut.

Materiály

• Hasicí přístroj s oxidem uhličitým
• Látkový pytel (můžete použít polštář, ponožku nebo něco podobného)
• Lepicí páska nebo silná elektrická páska
• Velká kovová mísa
• Malá kovová mísa nebo kovová plechovka, do které se vejde elektrický mixér a vejde se do větší kovové mísy
• Mixér
• Dvě části krému
• Jedna část mléka
• Cukr nebo jiná aromata podle chuti
• Ochranné brýle a pracovní rukavice

Postup

1. Smíchejte smetanu, mléko, cukr a příchuť v malé kovové misce.
2. Pásek s látkou přelepte přes trysku hasicího přístroje. V tomto okamžiku budete chtít začít nosit pracovní rukavice a brýle.
3. Uvolněte veškerý oxid uhličitý do pytle. To je vlastně suchý led!
4. Přidejte suchý led do velké misky a zasuňte menší misku do suchého ledu a začněte míchat zmrzlinu, dokud nedosáhne fáze měkkého podávání.

Důležitá bezpečnostní opatření

Zajistěte, aby se do zmrzliny nedostal suchý led. Pokud ano, můžete provést experiment se suchým ledem, ale zmrzlinu nejezte. Také byste se neměli dotýkat suchého ledu holýma rukama. Vždy používejte rukavice, nebo můžete také použít kleště.

Ice Cream Fun

Zmrzlina je jako dokonaláchemický experimentčeká, až se stane. Ať už si chcete jen udělat zmrzlinu, přidat ji k něčemu jinému, nebo pracovat na testování dokonalého receptu a přísad, příležitosti jsou téměř nekonečné. Ujistěte se, že jste vedli knihu jízd a pamatujte na to, abyste zmrzlinu nejedli, pokud se do vašeho experimentu dostane některá z chemikálií.