液体の積み重ね

Science Buddies による層別科学プロジェクト

主要な概念物理化学密度液体

導入おそらく、固体を液体の中に入れると沈んだり浮いたりすることはご存知でしょう。 しかし、液体も沈んだり浮いたりすることがあるのをご存知ですか? 実際、異なる液体の層を互いに積み重ねることが可能です。 重要なのは、異なるレイヤーはすべて異なる密度を持つ必要があるということです。 さまざまな密度の液体をいくつか選択するか、砂糖や塩などの化学薬品を加えて 1 つの液体の密度を変えることによって、それらを積み重ねることができます。 色付きの液体を選択するか、各層に食紅を追加すると、1 つのグラスで虹全体の色を作成することもできます。 自分の目で見てみたいですか？ この科学アクティビティでは、いくつかの液体を 1 つずつ積み重ねて、カラフルな密度柱を作成します。

背景物体が沈むか浮くかは、物体を落とした液体の密度と比較したその密度によって決まります。 固体でも液体でも、あらゆる種類の物質は多くの異なる原子で構成されています。 これらの原子の質量、サイズ、配置方法に応じて、異なる物質の密度は異なります。 密度は個々の化合物に特有のものであり、化合物の質量をその体積で割ったものとして定義されます。 言い換えれば、一定の体積内に多くの物質が存在するほど、物質の密度は高くなります。 たとえば、1 立方センチメートルの岩は、1 立方センチメートルの木材よりもはるかに重いです。 これは、同じ体積の岩石には木に比べてはるかに多くの物質が含まれているためです。

液体は異なる密度を持つこともあります。 たとえば、淡水の密度は室温で 1 立方センチメートルあたり約 1 グラムです。 水よりも密度が高い化合物は液体でも固体でも沈みますが、それより密度が低い物質は浮きます。 植物油、コーンシロップ、食器用洗剤、水、消毒用アルコールなど、キッチンにあるいくつかの液体を集めて、自分でテストできます。 これらのうち、水に沈むのと浮くのはどちらだと思いますか? このアクティビティで見つけてください！

材料

準備

手順

観察と結果 3 つの液体すべてをうまく積み重ねて、カラフルな密度柱を作成できましたか? 実際には、3 つの異なる液体をどの順序で瓶に加えるかは重要ではありません。 層は常に同じになります。コーンシロップが底に沈み、色の付いた水が中央に、植物油が上に浮きます。 これは、コーンシロップの密度がすべての液体の中で最も高く、室温で水の密度が立方センチメートルあたり約 1 グラムであるのに対し、立方センチメートルあたり約 1.4 グラムであるためです。 植物油は水より軽く、密度は立方センチメートルあたり約 0.9 グラムであるため、水の上に浮きます。 たとえ瓶を逆さまにしても、層の密度が異なるため、層は元の順序に再配置されます。 追加の作業を行って、同じ体積の各液体の重さを量った場合は、コーンシロップが最も重く、次に水、植物油の順であることがわかるはずです。

jar 2 にドロップしたオブジェクトは、それぞれの密度に応じて密度列に収まります。 おそらく輪ゴムはコーンシロップの上に落ちたが、ペニー貨は瓶の底まで落ちた。 ワックスは水の層の上にあり、アイスキャンディーの棒は植物油の上にずっと浮かんでいるはずです。 最後に、瓶を強く振っ​​てみると、植物油はまだ分離して上に浮いているのが観察されたかもしれませんが、コーンシロップと水の層は混ざり始め、簡単には分離しなくなりました。 これは、異なる液体の混和性によるものです。 液体の化学構造が大きく異なり、一方が極性でもう一方が無極性である場合、液体は混合せず、常に分離したままになります。 これは、無極性液体である油と極性液体である水に当てはまります。 一方、コーンシロップは水と混ざる性質があり、水に溶けます。 瓶を強く振るとこうなります。

さらに多くのオブジェクトや液体を試して、さらに多くのレイヤーを作成できます。 密度の問題は、密度列のどこにそれらが落ち着くかを決定するだけです。

掃除瓶からすべての液体を排水溝に注ぐことができます。 こぼれたものは掃除してください。

さらに探索する物質の密度、Ron Kurtus's School for Champions より海洋密度、Science Learning よりCan Water Float on Water?、Science Buddies よりScience Activity for All Ages!、Science Buddies より

このアクティビティは、Science Buddies との提携により実現しました。

ケイト・ウォン

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