使用物理学保持你的糖果凉爽

来自 Science Buddies 的趣味科学


关于支持科学新闻

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。 通过购买订阅,您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。


关键概念


温度
水循环

介绍
你有没有想过在炎热的夏天,出汗是如何帮助你保持凉爽的? 汗液,主要成分是水,在蒸发时会让我们感到凉爽。 当水蒸发时,它从液体变成气体。 气体带走热量,帮助从你的皮肤上散发热量。

蒸发不仅可以冷却你的身体,还可以冷却其他东西,比如巧克力。 炎热夏天的热量会把你的固体糖果棒变成黏糊糊的融化物,但是蒸发在多大程度上可以防止你的巧克力融化呢?

背景
当水被加热到足够程度时,它会变成气体。 当水沸腾时,你会看到这种情况。 水的气态相称为水蒸气或蒸汽,它比液态水更热。 因此,当水蒸发时,水蒸气会带走水的热量。

材料
•    纸巾
•    剪刀
•    一小碗室温水
•    巧克力糖果(两个相同的种类,用塑料或铝箔包装)
•    尺子
•    可调节高度的台灯,配有 60 瓦 (W) 灯泡。 如果你没有可调节高度的台灯,可以使用普通台灯和一堆书。
•    定时器

准备
•    将纸巾裁成约一英寸半宽的条状。 你需要剪裁两条纸条。
•    60 瓦的灯泡在开启后可能会非常热——即使在关闭一段时间后也是如此。 处理热的东西时务必小心。

步骤
•    取一条纸巾,在碗里沾湿。 小心拧干。
•    将巧克力糖果保持在包装纸内,用湿纸巾条包裹一块糖果,用干纸巾条包裹另一块糖果。
•    将两块糖果并排放置在灯下。 注意不要弄湿干纸巾条。 调整灯(如果灯不可调节,则将糖果放在书上),使灯泡距离糖果仅一到两英寸,并且与两块糖果的距离相等。
•    打开台灯,使其点亮 10 分钟。
•    10 分钟后,关掉台灯,从糖果上取下纸巾条,小心地拆开包装。
•    对于每块糖果,如果可能,尝试将包装纸在糖果周围展平,以便更轻松地检查整个糖果和包装纸。 用湿纸巾包裹的糖果与用干纸巾包裹的糖果相比,看起来融化程度如何? 一块糖果上的融化区域是否比另一块更大? 一个包装纸上的融化巧克力是否比另一个更多?
•    额外步骤: 你可以重复这个步骤,使用温度计来确定每块糖果在放在灯下之前的起始温度,以及每块糖果在灯下照射 10 分钟后的最终温度。
•    额外步骤: 当你在炎热的夏天出汗时,一阵风或风扇会让你感觉非常凉爽。 这对巧克力糖果也一样吗? 你可以重复这个步骤,看看循环空气如何影响糖果,方法是在糖果在灯下照射 10 分钟时,让风扇对着它们吹——或者你自己用一块厚实的纸扇它们。 风扇会影响糖果的融化程度吗? 它会影响它们的最终温度吗? 观察与结果
你是否能够看到蒸发对巧克力糖果的影响? 用湿纸巾包裹的糖果是否比用干纸巾包裹的糖果显示出更少的融化迹象?

正如在炎热的天气里出汗可以让你凉爽一样,当水从湿纸巾条上蒸发时,与用干纸巾包裹的糖果相比,它可以使巧克力糖果保持凉爽。 当灯泡加热湿纸巾条上的水时,液体蒸发并变成气体,称为水蒸气。 这种水蒸气带走热量,将其从糖果周围的区域移除,并使糖果保持比没有水蒸发时更凉爽。 这可能不会完全阻止糖果融化,但总的来说,用湿纸巾条包裹的糖果比用干纸巾条包裹的糖果融化得更少,这一点应该显而易见。

如果你尝试在巧克力糖果在灯下时扇风,微风应该有助于提高蒸发率。 因为水蒸气比干燥的空气密度小,它倾向于停留在它蒸发出来的物体周围,使周围的空气越来越潮湿,从而随着时间的推移,额外的蒸发难以继续进行,因为它无处可去。 风驱散了现有的水蒸气,为产生更多的水蒸气腾出空间,从而使更多的蒸发——从而冷却——得以发生。 在你的皮肤或物体上加水也可以帮助提高蒸发率,这就是为什么有些人在锻炼时会在脖子上戴湿头巾。

清理
因为巧克力可能会染色,所以在丢弃巧克力和糖果包装纸之前,小心不要让融化的巧克力沾到你的衣服或家具上。

更多探索
Digit 的生日惊喜”,来自 Thirteen/WNET, 纽约教育广播公司 的 CYBERCHASE
水循环:蒸发,来自 USGS
什么是汗水?”,来自 KidsHealth
用蒸发的力量保持你的糖果凉爽!”,来自 Science Buddies

本活动由 Science BuddiesCyberchase 合作呈现

© . All rights reserved.