Ce se întâmplă când adăugați o picătură de colorat alimente în apa rece?

Conţinut

• TL; DR (Prea lung; nu a citit)
• Mecanismul de difuzie
• Amestecarea prin diferență în greutatea specifică
• Amestecarea prin convecție
• Ce se întâmplă când apa este modificată?

Colorantul alimentar ilustrează difuzarea în apă. Difuzia este amestecarea moleculelor datorită mișcării lor aleatorii, indiferent dacă este într-un lichid sau un gaz. Deoarece moleculele din apa rece au mai puțină energie cinetică decât în ​​apa caldă, procesul de difuzie este mult mai lent decât în ​​apa caldă. Dar colorarea alimentelor poate arăta, de asemenea, mișcare care nu este întâmplătoare, cum ar fi agitația apei prin convecție.

TL; DR (Prea lung; nu a citit)

TL; DR: Colorarea alimentelor adăugată în centrul unui pahar de apă rece se va scufunda în fund. Dacă agitați apa rece sau adăugați colorarea în apă caldă, aceasta va difuza mult mai repede.

Mecanismul de difuzie

Difuzia nu necesită agitație, cum ar fi agitarea, deși agitația accelerează procesul. În cazul colorarii alimentelor în apă, apa este solventul în timp ce colorantul alimentar este solutul. După ce s-au amestecat, fac o soluție. Difuzia necesită timp, deși cât timp depinde de energia cinetică a moleculelor care se ridică la întâmplare între ele. Această săritură aleatorie - numită mișcare Browniană - rezultă din vibrația atomilor, pe care o fac mai repede și mai greu cu cât sunt mai fierbinți. Rezultatul final al acestor mișcări, în timp, este soluția finală și uniformă.

Amestecarea prin diferență în greutatea specifică

••• Dankingphotography / iStock / Getty Images

Colorantul alimentar are o gravitate specifică puțin mai mare sau o densitate relativă decât apa, astfel încât înainte de a avea timp să difuzeze, are tendința de a se scufunda în apă. Atunci când apa este rece, iar rata de difuzie este mai lentă, mai multă colorare a alimentelor rămâne împreună într-un penaj care se încadrează în partea de jos a recipientului. Lăsat singur și netulburat, poate forma un strat în partea de jos; totuși, din cauza mișcării browniene, nu va exista o graniță bine definită între apă și colorare. Mișcarea aleatorie a moleculelor va difuza treptat culoarea în apă. Agitația va grăbi procesul de difuzie.

Amestecarea prin convecție

Dacă recipientul cu apă este mai cald sau mai rece decât aerul din mediul ambiant, acesta va dezvolta modele de curgere convective pe măsură ce apa se apropie de temperatura mediului ambiant. În cazul apei reci într-un mediu cald, părțile laterale ale recipientului conduc căldura la periferia apei. Apa rece și mai densă din centru se scufundă. Colorarea alimentelor adăugată la această coloană de centru de scufundare va duce fluxul convectiv până la partea de jos a containerului, dar apoi va mări și curgerea în părțile laterale, înapoi spre vârf pentru a circula din nou. Acest flux servește la agitarea soluției, grăbind difuzarea.

Ce se întâmplă când apa este modificată?

Comparați efectele căldurii și densității asupra difuziei colorației alimentare. Încercați o comparație cotată de difuzie în apă rece și apă caldă. Difuzia va fi mult mai lentă în apa rece. Încercați să dizolvați o jumătate de lingură de sare în apă și apoi aruncați colorantul alimentar. Colorantul se va difuza în continuare, dar nu se va scufunda deoarece apa sărată are o gravitate specifică mai mare. Încercați să așezați o sursă de căldură, cum ar fi o lumină incandescentă, pe o parte a paharului și așteptați câteva minute înainte de a arunca colorarea. Va merge - și prin aceasta va face vizibil - fluxul convectiv.