进阶版冰美式瀑布,容易翻车?不存在的!

作者: 荔枝 & 荷塘 & 婷子

来源: 中科院物理所

发布日期: 2022-04-09 13:06:58

本文介绍了冰美式瀑布实验的详细过程和原理,展示了如何通过简单的实验器材和步骤,观察到液体扩散和气泡形成的科学现象。

最近冰美式瀑布似乎很火,但是好多人也表示各种翻车。我们中二所小厨房当然要赶紧挑战一下啦。实验器材包括所标杯、平口玻璃杯、色素汽水、扑克牌、圆规。首先,我们向杯中加满水,使水形成一个凸液面。再用圆规给扑克牌中间扎一个孔,将装满色素汽水的杯子倒扣。我们知道在大气压的作用下水不会滴下,然后,将两个杯子倒扣在一起。

我们可以观察到三个有趣的小现象:可以看到较浓稠的色素水像瀑布一样流下,就像瀑布冰美式一样,并最终呈现出漂亮的渐变效果。气泡由扑克牌中间的小口不断向上浮起,形成气泡柱。扑克牌下部的气泡会逐渐长大,随后与旁边较大的气泡合并。最近很火的瀑布冰美式和这次我们用有色碳酸饮料形成的小瀑布的原理是相同的,是浓度不同的液体之间产生的扩散现象。

扩散现象是指物质分子从高浓度区向低浓度区转移的现象,其速率与浓度梯度成正比。在瀑布冰美式冰块融化的小间隙,以及这次实验中扑克牌的小孔两侧,溶液的浓度差很大,所以在扩散作用下高浓度液体就像瀑布般垂直落下。如果浓度不同的溶液接触面过大,比如直接将浓溶液倒入水中,就会因为较快地扩散而迅速互溶,便较难看到瀑布的现象了。而实验中气泡形成的原因则是来自于碳酸饮料中碳酸的分解。

在杯壁以及扑克牌的表面我们会看到一部分气泡自然地形成。但是在扑克牌的小孔处因为裸露的纸纤维会吸收附近的水,促进碳酸的析出与分解,所以形成了一个稳定向上的气泡“喷泉”。

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