自製熔岩燈

自製熔岩燈

“極性”和”密度”兩大因子是如何在熔岩燈裡作用呢?

核心概念

  • 化學
    化學
  • 分子
    分子
  • 浮力
    浮力
  • 密度
    密度
  • 極性
    極性

  • 簡介

    你看過熔岩燈嗎?它看起來好像很複雜,但你可以在廚房找到一些常見的用品來自己製作喔! 一起來試試這個活動,看看它是怎麼做的!

  • 背景

    廚房裡可能有很多種不同的液體,包括水、果汁、牛奶和油。這些液體具有不同的特性,讓您可以用看的、感覺的或是品嚐的方式來感受。例如,牛奶是不透明的白色,而水是透明和清澈的,而油具有“黏稠”的質地,要是不小心灑出來了就很難清洗。

    而各種液體還具有其他較不明顯的特性,是不容易被看出來的。例如,它們都有不同的密度(每單位體積的質量)。許多家裡常見的液體(例如果汁和牛奶)的密度與水的密度非常接近,因此您可能不會注意到他們在密度上的差異。然而,油的密度比水要小,所以油可以漂浮在水面上(具有浮力)。如果你在一杯水中滴幾滴油,你就能看到這個現象—油滴會漂浮在水面上。

    液體都是由不同化學性質的分子組成的。有些分子是極性的,表示它們具有不平衡的電荷,因此這些分子傾向於相互混合,而不會與具有均勻分佈電荷的非極性分子混合。如果您嘗試將不同的液體混合在一起,就能觀察到這一點。例如,我們可以很容易的將果汁和牛奶或水和食用色素混合在一起,但是如果想要混合水和油,即使用力攪拌,這兩種液體仍然會“想要”相互分離。

    這些資訊給了你什麼樣的啟發?在這個活動中,你可以利用這些原理來製作自己的熔岩燈!

  • 實驗準備

    準備一個容易清理溢出物的工作區域,例如廚房流理台。

  • 步驟

    1. 把玻璃杯裝入大約四分之一的水。
    2. 加幾滴食用色素。
    3. 在杯中慢慢加入油到八分滿。
    4. 把發泡錠平均掰成四塊。
    5. 拿一塊掰下來的發泡錠丟入杯中, 看看發生了什麼?
    6. 等到不再有氣泡時,再放入另一塊。 並觀察每片發泡錠的發泡時間可以持續多長?
    7. 延伸實驗 : 將一個大手電筒放在桌上,並使燈光朝上,然後小心的將玻璃杯放在上面。 關掉房間裡的燈,打開手電筒。放入另一片發泡錠,你的熔岩燈就完成了!
    8. 延伸實驗 :嘗試使用不同溫度的水進行實驗。 觀察看看水溫如何影響實驗結果?
    9. 延伸實驗 :試著一次丟入半片發泡錠,甚至是整片! 看看結果如何?
    10. 延伸實驗 :如果在玻璃杯中放入一些鹽來取代發泡錠,會怎麼樣呢?
    11. 延伸實驗 :試著調換實驗順序。如果你先倒油,然後才加入水和食用色素,會怎麼樣呢?
    12. 延伸實驗 : 參考”背景”章節裡的資訊,試著在廚房裡找一些不同的液體來製作熔岩燈。 哪些液體組合有效,哪些無效?你能找出原因嗎?
  • 結果與觀察

    當你把油倒入玻璃杯中時,你可以觀察到它不會與水混合—它會在上方形成一個單獨的透明層。出現這種情況有兩個原因:第一,油和水的密度不同,油比較輕,所以它會停留在上方。第二,水(和食用色素)分子是極性的,因此它們會相互吸引,但油分子不是極性的,因此它們不會與水或食用色素混合。這就是為什麼無論您以何種順序將物質倒入玻璃杯中,都會得到相同的結果—水和食用色素總是會沉到底部,而不會與油混合。
    當你把發泡錠放入玻璃杯中時,它會沉到底部。它會直接沉入油中,不會跟油發生任何化學反應。然而,當它接觸水時,會發生化學反應,釋放出二氧化碳氣泡。這些氣泡比水或油的密度小,所以它們會浮到頂部。但它們會稍微“黏”在水面上,將一些水滴往上帶到油的表面上。當它們到達油的表面時,氣泡破裂,水滴又沉回底部,因此循環形成熔岩燈效果。

    最後,當發泡錠完全耗盡,化學反應停止。如果你讓玻璃杯靜止不動,所有的水滴都會沉回杯子底部。 (記住,水滴不想與油混合。)但只要你再投入更多的發泡錠,你就可以熔岩燈持續反應!

  • 清理

    不要直接把油倒進水槽!這可能會導致嚴重的堵塞。請大人幫忙處理。供參考的處理方式有 : 將油倒入垃圾桶中的密封容器內,或是另外倒在吸油紙巾上再丟棄。

    如有必要,用抹布擦去溢出的水或油。

  • 安全第一與成人監督

    • 請小心按照實驗說明進行操作。
    • 每個實驗應有負責監護的成年人協助。 .
    • 儘管在家裡進行科學實驗是令人興奮的學習和實踐科學的方法,但必須注意,有些實驗可能要求參與者採取額外的安全措施,以及/或者會把地方弄得髒亂。
    • 成年人應負責或協助處理可能有危險的材料或尖銳物品。
    • 在進行實驗前,成年人應檢視實驗內容,並決定學童的年齡是否適合參與該項活動。