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沉浮密度瓶

2016-6-4 6:50:10点击:

来自:J. Chem. Educ. 2015, DOI: 10.1021/ed500830w    果壳:窗敲雨


这是一个神奇的瓶子,在透明的液体里,装着一些乐高积木块。用力摇一摇瓶子,就会发现这些积木块一部分浮在表面,一部分沉在瓶底。而静置之后,这些积木块们又慢慢在中间聚集了。



这是怎么回事呢?其实这是化学教师Thomas S. Kuntzleman设计的一个有关密度的小实验。


在瓶子里,有两种不同的透明液体,一种是异丙醇,另一种是浓度17%的氯化钠溶液。异丙醇在纯水里面是可以溶解的,但是它不会和这样的盐水混溶。异丙醇的密度是0.79g/ml,盐水是1.12g/ml,所以如果静置状态,会是分成两层,异丙醇在上,盐水在下。


而用力振摇的时候,可以让这两种液体暂时乳化,形成相对均一(但依然没有溶液那么均一)的状态,这个时候总体上来看,液体的密度大约是略小于1g/ml的状态。而这种乳剂系统并不稳定,在静置之后又会慢慢分层。


那么乐高积木在里面的沉浮又是怎么回事呢?制作乐高积木的材料是ABS工程树脂,这种材料的密度大概是在1.00~1.08g/ml,所以说放在盐水里面就会上浮,而处在混合的乳剂系统当中时就会下沉了。而那些在乳剂系统里面上浮、最终沉到异丙醇层下方的那部分积木呢?这个部分并不是单个零件,而是多个拼插在一起的,在拼插的过程中,有一部分空气存留在中间的空隙里面,结果导致整体的密度下降了。对比比较明显的就是其中普通的人仔和骷髅人仔,人仔在各部分拼插的空隙中能存住空气,而骷髅存不住,所以它们就会有不同的表现了~


下面这个是用来两种不同密度的塑料颗粒做的,不过还是乐高版比较有意思~

是不是很有意思的实验设计呢~



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