核心概念
化学
气体
表面张力
人体
引言
你的胃是否曾经疼得厉害,感觉像一个气球被吹胀了一样——也许是在感恩节大餐之后?你可能有很多气体滞留在你的胃和肠道里。但是,让你感到如此不适的气体是从哪里来的呢?它又是如何消失的呢?在这个活动中,你将吹一些气泡来研究一种特定的化合物如何帮助对抗这些气穴。
背景
你吃的所有东西最终都会进入你的胃肠道或消化道。这包括你的胃、肠道和其他分解你所吃食物的器官,以便它们对你的身体有用。一些气泡(来自生活在你胃肠道内部的许多有益微生物,帮助你的身体消化食物)自然地存在于每个人的身体中。当气泡形成时,它们会被困在正在消化的食物中。
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虽然胃肠道内少量滞留气体是正常的,但压力或富含淀粉的食物会导致更多的气体产生——大量滞留的气泡会让你注意到它。而且气体需要以某种方式排出你的身体。一些化合物被制造出来是为了帮助人们排出大量滞留的气体。一种这样做的药物被称为西甲硅油,它是一种消泡剂。西甲硅油并不能阻止气体的产生。相反,它有助于身体以比正常速度更快的速度排出气体。
西甲硅油是如何做到这一点的?这与一种称为表面张力的现象有关,表面张力是由于水分子彼此粘附并在水面处向内拉动而产生的。这就是为什么水滴呈圆形的原因。西甲硅油会降低形成的气泡的表面张力,从而防止气泡形成。它还有助于将许多小气泡结合成较大的气泡,这些气泡更容易排出。想亲眼看看吗?别担心,在这个活动中,你只需要在气泡上测试一下即可!
材料
两片含西甲硅油的抗气胀咀嚼片
金属勺
一张纸
两个塑料杯或玻璃杯
记号笔
水
液体洗涤剂
两根吸管
准备工作
找一个可以容忍液体溢出的工作区域。
用记号笔标记两个杯子。在一个杯子上写“含西甲硅油”;在另一个杯子上写“不含西甲硅油”。
从包装中取出两片西甲硅油咀嚼片,并将它们放在一张折叠的纸之间。将纸张的三条开口边的边缘折叠起来。
用勺子的背面将药片压成粉末。
小心地将所有粉末放入你标记为“含西甲硅油”的杯子中。
在两个杯子中都倒入水,直到大约半满。
用金属勺混合含西甲硅油的水溶液。
步骤
在每个杯子中放入一根干净的吸管。
慢慢地通过放入不含西甲硅油的杯子中的吸管吹气约 10 秒钟。你看到水里形成气泡了吗?气泡是否聚集在水面上?
接下来,慢慢地通过放入含西甲硅油的杯子中的吸管吹气,同样吹 10 秒钟。这个杯子里发生了什么?你这次看到气泡了吗?
现在,在每个杯子中都加入大约五滴洗涤剂。用吸管搅拌溶液。现在每个杯子中的液体看起来怎么样?两个杯子看起来一样吗,还是有区别?搅拌时每个杯子里的液体会发生什么变化?
混合洗涤剂后,再次缓慢地通过吸管向不含西甲硅油的杯子吹气约 10 秒钟。与不含洗涤剂的纯水相比,你看到的泡沫更多还是更少?气泡是否在水面上积聚?有多少?
重复上述步骤,但在含有西甲硅油和洗涤剂的杯子上进行。这次发生了什么?液面上是否形成了气泡?你是否预料到这些结果?你能解释一下吗?
附加:尝试一下需要多少西甲硅油才能有效。重复你的测试,但这次不是加入两片西甲硅油药片,而是只在水中加入四分之一、一半或一片压碎的药片。你看到的效果与两片西甲硅油药片相同吗?你需要至少多少西甲硅油才能看到更少的气泡形成?
附加:在你的测试中,你使用了水作为液体。但是,在你的胃里,你有很多酸,称为胃酸。西甲硅油在酸性环境中也有效吗?重复测试,但这次使用酸(例如蒸馏醋(乙酸))而不是水。西甲硅油在这种液体中的效果如何?
附加:除了西甲硅油之外,你还能找到其他可以降低含洗涤剂水中气泡表面张力的物质吗?做一些关于气体释放和表面张力的研究,并尝试你厨房中找到的不同液体或化合物。还有哪些物质有助于减少气泡的形成?它们比西甲硅油更有效还是效果更差?
观察和结果
你可能已经注意到,仅用水很难产生气泡。在只有水和西甲硅油的杯子中,你可能也没有看到或看到很少的气泡形成。
但是,如果在水中加入肥皂,你就会得到很多气泡。这是因为气泡需要适量的表面张力才能形成。纯水的表面张力太大了,但肥皂会降低水的表面张力,从而使气泡可以形成。如果同时产生许多气泡,它们会在水面上形成一整层气泡,并在杯子内部上升。
相反,当你通过吸管向含有水和西甲硅油的杯子中吹气时,即使添加了洗涤剂,也不应该发生明显的气泡形成。这是因为西甲硅油也会降低表面张力,但比肥皂要多得多。如果气泡的表面张力过低,它们就会破裂,从而阻止气泡的形成。西甲硅油的效果会随着你添加到水中的量增加而增加。使用两片西甲硅油药片,你可能根本没有看到气泡在水面上形成,而只使用半片药片,可能已经可以看到气泡。
清理
将所有溶液倒入水槽中,并用湿纸巾清洁你的工作区域。用肥皂和水洗手。
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