关键概念
吸收
纸
水
分子
介绍
我们都知道,整天洗手可以帮助预防感冒和流感。因此,每天几次,我们都会打肥皂、擦洗、冲洗,然后使用纸巾——然后再用一张,甚至可能三四张来擦干。因为谁想要湿手呢?
但是,有没有办法通过让纸巾发挥更大作用来节省一些纸张,让您只需一张纸巾即可擦干双手?这项活动可能有助于您找到答案。
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背景知识
为了理解纸巾如何吸水,我们需要了解一些关于它们是如何制成的知识。
纸巾由磨碎的植物材料制成。如果您通过显微镜观察撕碎的纸片(或在互联网上查找一些图像),您会看到一个微小植物纤维网。进一步放大您的纸张将显示,这些纤维由称为纤维素的连接糖分子的长链组成。水被纤维素吸引,喜欢被吸收并粘附在纸张中的纤维素上。
当您通过显微镜观察时,您是否也看到了纤维之间的空间?这些空隙空间会影响纸张的吸收性:水喜欢聚集在一起并填充这些空间,因为它跟随被纤维素吸引的水。更多的空间允许吸收更多的水。但是,如果在纸巾之间添加一个微小的空间会发生什么?纸张之间的空隙空间是否有助于容纳更多的水?
材料
五张或更多相同的纸巾——最好是公共洗手间中常见的那种类型(如果您想测试不同类型的纸巾,请选择每种类型至少五张相同的纸巾。不用担心浪费几张纸巾——这项活动可能有助于从长远来看节省纸张!)
水
可以悬挂纸巾滴水的地方
厨房秤,精度为一克或更高
纸和笔或铅笔(用于记录重量)
可以稍微弄湿的工作区
剪刀,用于将纸巾剪小以便小手使用(可选)
准备工作
在您的工作区组装所有材料。
步骤
展开第一张纸巾(如果您使用的是预折叠类型)。将其彻底弄湿并悬挂起来,以便所有多余的水滴出。
当纸巾不再滴水时,用厨房秤称重。您可以将纸巾堆放在秤上,而不是整齐地折叠它。将质量记录在一张纸上。
将相同的纸巾折叠成三份(如果它不是预折叠的),然后再折叠一次,使六层纸巾叠在一起。将其彻底弄湿并悬挂起来——仍然是折叠的——以便所有多余的水滴出。您认为这张折叠的纸巾比未折叠的纸巾能容纳更多、更少还是同样多的水?
当折叠的纸巾停止滴水时,用厨房秤称重。不要展开它;将其放在秤上,然后读取并记录其质量。它的重量比湿的未折叠纸巾更重、更轻还是完全相同?如果存在差异,您认为质量不同的原因是什么?
既然您已经测量了折叠和未折叠的纸巾可以容纳多少水,并且可能发现了差异,您认为哪种纸巾更能擦干您的手?
在您工作区的干燥处放置一张新的未折叠纸巾和一张相同的新鲜纸巾,将其折叠成三份。
弄湿您的双手,甩动三次以去除大部分水分,然后用未折叠的纸巾擦干。您的手感觉完全干燥、有点干燥还是仍然很湿?
重复弄湿和甩动您的双手。尝试以与第一次相同的方式甩动您的双手,然后用折叠的纸巾擦干。您现在感觉手怎么样?与使用未折叠的纸巾时相比,它们感觉更干燥、更湿还是同样干燥?
如果您用折叠和未折叠的纸巾都感觉手很干燥,请再次尝试使用半张纸巾,方法如下:将一张纸巾切成两半,然后分别用未折叠的半张纸巾和折叠的半张纸巾擦干您的手。您现在感觉有区别吗?
您的发现如何帮助您在完成相同工作的情况下使用更少的纸巾?
附加内容:如果您有更多相同类型的纸巾,请重复测试;完全按照相同的方式执行每个步骤,并注意结果的差异。测得的质量差异变化很大还是只是一点点?总是折叠的纸巾还是总是未折叠的纸巾更重?当使用折叠的纸巾或未折叠的纸巾时,您的手总是感觉更干燥吗?科学家重复测试以验证结果。科学家也喜欢让不同的研究人员使用不同的仪器(如秤)重复他们的研究。如果独立测试显示相同的结果,则该测试称为可重复的。其他实验者进行的此类重复测试具有更高的科学价值。您能找到一位朋友来帮助您使您的测试具有可重复性吗?
附加内容:如果您有不同类型的纸巾可用,请使用它们重复测试。您期望得到类似的结果吗?在全部测试完之后,您发现了什么?
附加内容:测试其他用于吸收液体的纸制品,例如厨房纸巾、卫生纸、餐巾纸或纸巾。这些纸制品在折叠时比单层使用时吸收更多的水吗?哪种类型的纸制品通过折叠获益最多?您能解释原因吗?
观察和结果
您是否测量到折叠的湿纸巾的质量更高,并且当您使用它时您的手感觉更干燥?这是预期的,因为纸巾层之间的微小空间有助于容纳更多的水。
纸张由纤维素制成,水分子喜欢附着在纤维素上。因此,纸张很容易吸水。纸巾特别吸水,因为它们的纤维素纤维之间有空隙空间——微小的气泡。水分子喜欢聚集在一起,当它们被纤维素吸收并填充空隙空间时,它们会相互跟随。分层纸巾会产生更多的空间来填充水,这解释了为什么您的分层纸巾可以容纳更多的水,并且在擦干您的手时更有效率。
下次您拿起纸巾时,请记住折叠!您可能会因为知道自己节省了一张额外的纸巾而被使用而感到高兴。
清理
让您的湿纸巾干燥,然后尽可能回收利用。
这项活动的灵感来自 Joe Smith 的 TEDx 演讲“如何使用一张纸巾”。
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纸色谱法,来自 Flashbang Science
色谱法:做个色彩侦探,来自《大众科学》
本活动由科学伙伴合作推出
