关键概念
材料科学
食品科学
化学
吸水性
引言
您是否曾让电子设备弄湿并停止工作？ 如果您能在内部零件损坏之前将其干燥，那就太好了，对吧？ 实际上，有些物质可以从周围环境中吸收水分。 您可能已经注意到，当您购买新鞋、电子产品或牛肉干时，里面通常会有一个小包装，上面有警告：“硅胶，请勿食用”。 这种小袋凝胶可保护产品免受轻微的水损害，例如在非常潮湿的时候。 想象一下您的牛肉干湿乎乎的、黏糊糊的——它不会具有您期望的质地！
在这个有趣的活动中，您将使用黄瓜来探索不同的物质如何从周围环境中吸收水分。 当黄瓜暴露在盐、糖或小苏打中时，您可能会惊讶地发现黄瓜会发生怎样的变化。 而且您将发现下次电子设备弄湿时，您如何才能拯救它！
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背景
一些材料或物质可以从周围环境中吸收水分——它们被称为吸湿性的。 它们吸收的水分子可以被困在材料的孔隙中，与物质分子弱结合，或者可以形成“结晶水”，这是一种存在于盐等化合物晶体结构内部的水。 有些化合物甚至会吸收大量水分而溶解成液体溶液。 这些材料被称为潮解性的。
但这一切有什么用呢？ 实际上，吸湿性材料就在您身边。 一些常见的材料包括木材、粘土和羊毛。 由于吸湿性物质在吸收水分方面做得很好，因此它们通常用作干燥剂或干燥剂，就像那些小小的硅胶包装一样。 当您想要保持产品非常干燥时，这些非常有用。 为了确定材料的吸湿性，科学家会测量其吸收的水分量，这取决于环境的相对湿度。 现在您可以在家中测试这些令人印象深刻的材料。 让我们开始探索您厨房中的哪些物质可以从周围环境中吸收水分。
材料
黄瓜
糖
小苏打
盐
厨房秤（可选）
刀（以及成人帮助使用）
四个小盘子
茶匙
手表或时钟
足够大的平坦工作空间来设置所有材料
准备工作
取下未削皮的黄瓜，并在成人的帮助下，用刀切下四个大小相等的切片。 切片厚度应约为0.5厘米。黄瓜片看起来怎么样？ 它很湿吗？ 当您触摸它时感觉如何？ 感觉清脆、坚硬还是软塌塌的？ 当您拿起它时，它是否保持其刚度？
如果您有厨房秤，您可以称量每个黄瓜片的重量，并记下每个切片的重量。
将每个切片放在不同的盘子上；每个切片现在将接受不同的处理。
步骤
量取一茶匙盐。感觉一下盐。它很干吗？对于第一个切片，从茶匙中小心地将盐倒在黄瓜片顶部。 盐不应从黄瓜上掉下来，而是在顶部形成一个小堆。您认为盐或黄瓜会发生什么变化？
量取一茶匙糖。用手指触摸糖。感觉如何？现在，在第二个黄瓜片顶部用糖堆成一个小堆。您认为过一会儿糖会感觉或看起来不同吗？
量取一茶匙小苏打。它看起来和感觉如何？将小苏打堆在第三个黄瓜片顶部。您认为在这种情况下可能会发生什么？
黄瓜片四将是您的对照，这意味着它不接受任何处理，并且是您将用来比较结果的切片。 将其按原样留在盘子上。
观察所有四个黄瓜片 30 分钟。 密切观察您放在每个切片上的不同物质发生了什么。 您也可以偶尔使用茶匙轻轻地将小堆压在黄瓜上。 （确保在触摸每种物质之间清洁茶匙。）您是否注意到不同物质的质地发生了任何变化？ 随着时间的推移，它们会发生什么变化？
在相同的 30 分钟内，每五分钟用手指触摸盐、糖和小苏打。 （请务必在每次触摸之间冲洗手指。）它们感觉如何？ 它们会随着时间的推移而开始改变吗？
如果物质变湿，请取一个干净的勺子，小心地取出糖、盐或小苏打的堆，并将其替换为相同量的新鲜糖、盐或小苏打。 记下您更换每种物质小堆的频率。哪种物质最先变湿？ 您认为您必须多久更换一次盐、糖或小苏打？
30 分钟后，从黄瓜上移除所有糖、盐和小苏打（记录哪个切片上放了哪种物质）。 用手指清洁黄瓜片上的任何残留物质。触摸不同的黄瓜片时，感觉如何？ 它们感觉不同吗？ 有些仍然感觉清脆，还是变得软塌塌了？
一旦所有黄瓜片都干净了，如果您有厨房秤，您可以称量每个黄瓜片的重量并记下任何变化。 将此值与您在开始时写下的数字进行比较。在活动期间，黄瓜片发生了什么变化？ 它变重还是变轻了？ 比较不同的物质，哪种物质导致的变化最大？ 您能想到原因吗？
最后，将黄瓜片切成两半，并将每个切片的质地和厚度与对照切片的质地和厚度进行比较。它们的质地和外观是否发生了变化？ 如果是，如何变化？ 切片厚度是否发生了变化？ 哪种物质的效果最明显？ 这告诉您该物质的吸水能力如何？
额外： 在此活动中，您测试了盐、糖和小苏打。现在，您能想到其他可能具有吸湿性的物质吗？
额外： 在您对某些物质进行测试期间，黄瓜失去了大量水分。您认为您可以再次为黄瓜补水吗？在脱水测试后，尝试将每个黄瓜片放入一个干净的淡水杯中，让它过夜。黄瓜片在早上看起来不同吗？
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观察结果
您是否观察到黄瓜片在缩小？ 新鲜黄瓜在您观察的 30 分钟内应该保持非常清脆和湿润。 这是因为黄瓜实际上 96% 是水。 对于顶部放有盐、糖或小苏打的切片，您应该注意到，随着时间的推移，这些物质会变湿并吸收黄瓜中的水分。 您可能在整个活动中最常更换盐。 30 分钟后，实验性黄瓜片应该会减轻一些重量，并且与对照片相比，切片可能变得更薄、更软。 其中一些切片实际上可能甚至开始看起来更小。
黄瓜缩小实际上有几个原因。 其中之一是您测试的物质的吸湿性。 盐具有很强的吸收周围水分的能力。 在相对湿度约 75% 以上时，盐甚至会变成潮解性的，这意味着它吸收了大量水分而变成溶液。 糖也具有吸湿性； 它与其周围环境中的水分子形成弱键。 事实上，这种特性在烘焙蛋糕和饼干时非常有用。 您是否注意到，脆饼在放置一段时间后会变得有嚼劲？ 这是因为糖会吸收空气中的水分，从而使饼干变得湿润。 虽然小苏打的吸湿性较弱，但放有小苏打的黄瓜片可能仍然会减轻一些重量，这意味着小苏打能够吸收黄瓜中的一些水分。
除了吸湿性外，渗透作用也有助于观察到的黄瓜水分流失。 黄瓜内部的水不含太多盐或糖，但切片顶部的水的盐或糖浓度会很高。 为了补偿这种不平衡，黄瓜细胞内部的水开始通过细胞膜移动到顶部的盐或糖水的高浓度中； 这个过程称为渗透作用。 这也是为什么您在吃大量咸味和甜味食物后会感到如此口渴的原因。 食物中大量的盐或糖会“拉出”您细胞中的水分，这会导致大脑告诉您喝更多的水。
现在我们回到开头：吸湿性如何帮助您的电子设备？ 下次设备弄湿时，一旦您将其关闭并从外部擦干，请尝试将其放入密封袋中并添加一种非常吸湿性的物质。 装满盐的茶包或那些小小的硅胶包装的吸湿能力可能足以将其干燥并使其再次工作。
清理
如果您堆肥，您可以堆肥您的黄瓜片。 否则，可以将黄瓜片、盐、糖和小苏打丢弃在垃圾桶中。
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