Укладка жидкостей

Многоуровневый научный проект от Science Buddies

Ключевые идеиФизикаХимияПлотностьЖидкости

Введение Вы, наверное, знаете, что твердые предметы, помещенные в жидкость, могут тонуть или плавать. Но знаете ли вы, что жидкости также могут тонуть или плавать? Фактически, можно складывать разные слои жидкостей друг на друга. Ключевым моментом является то, что все слои должны иметь разную плотность. Вы можете складывать их друг в друга, взяв несколько жидкостей разной плотности или изменяя плотность одной жидкости, добавляя в нее такие химические вещества, как сахар или соль. Если вы выберете цветные жидкости или добавите пищевой краситель в каждый слой, вы даже сможете создать целую радугу цветов в одном стакане! Хотите убедиться в этом сами? В этом научном задании вы сложите несколько жидкостей одну за другой и создадите красочный столбик плотности!

Фон Тонет предмет или всплывает, зависит от его плотности по сравнению с плотностью жидкости, в которую его бросили. Все типы материи – твердые и жидкие – состоят из множества различных атомов. В зависимости от массы этих атомов, их размера и способа расположения разные вещества будут иметь разную плотность. Плотность характерна для каждого отдельного соединения и определяется как масса соединения, деленная на его объем. Другими словами, чем больше материи в определенном объеме, тем плотнее вещество. Например, один кубический сантиметр камня намного тяжелее кубического сантиметра дерева. Это связано с тем, что в том же объеме камня содержится гораздо больше вещества по сравнению с древесиной.

Жидкости также могут иметь разную плотность. Пресная вода, например, имеет плотность около одного грамма на кубический сантиметр при комнатной температуре. Любое соединение — жидкое или твердое — имеющее более высокую плотность, чем вода, будет тонуть, тогда как вещества с более низкой плотностью будут плавать. Вы можете проверить это сами, собрав несколько жидкостей, которые есть на вашей кухне, например, растительное масло, кукурузный сироп, мыло для мытья посуды, воду, медицинский спирт и многое другое. Как вы думаете, какое из них утонет или поплывет в воде? Узнайте это в этом задании!

Материалы

Подготовка

Процедура

Наблюдения и результаты Удалось ли вам сложить все три жидкости друг на друга, чтобы создать красочный столбик плотности? На самом деле не имеет значения, в каком порядке вы добавляете в банку три разные жидкости; слои всегда будут одинаковыми: кукурузный сироп оседает внизу, окрашенная вода - посередине, а растительное масло - вверху. Это связано с тем, что кукурузный сироп имеет самую высокую плотность из всех жидкостей — около 1,4 грамма на кубический сантиметр, тогда как плотность воды составляет около одного грамма на кубический сантиметр при комнатной температуре. Растительное масло легче воды, имеет плотность около 0,9 грамма на кубический сантиметр и поэтому плавает на поверхности воды. Даже если перевернуть банку вверх дном, слои перестроятся в первоначальный порядок из-за разной плотности. Если вы проделали дополнительную работу и взвесили одинаковый объем каждой жидкости, вы должны были обнаружить, что кукурузный сироп был самым тяжелым, за ним следовала вода, а затем растительное масло.

Объекты, которые вы опустили в банку 2, расположились в столбце плотности в зависимости от их собственной плотности. Резинка, вероятно, осела поверх кукурузного сиропа, а пенни упал на дно банки. Воск должен был лежать поверх слоя воды, а палочка от мороженого должна полностью плавать над растительным маслом. Наконец, если вы сильно встряхнули банку, вы могли заметить, что растительное масло все еще отделяется и плавает сверху, но кукурузный сироп и водный слой начали смешиваться и уже не так легко отделяются. Это происходит из-за смешиваемости различных жидкостей. Если жидкости имеют совершенно разную химическую структуру, которая делает одну полярной, а другую неполярной, они не будут смешиваться и всегда останутся отдельными. Это справедливо для нефти, которая является неполярной жидкостью, и воды, которая является полярной жидкостью. С другой стороны, кукурузный сироп способен смешиваться с водой и, таким образом, растворяться в ней. Вот что происходит, если сильно встряхнуть банку.