关键概念
物理
化学
密度
气体
简介
如果你曾经在户外不小心放开过一个充氦气的气球，那么你就知道有些气体的密度比其他气体小。就你的氦气球而言，它很可能在你抓住它之前就飘走了，因为氦气比我们环境中的空气轻得多（或密度小）。我们通常不认为气体有密度，但它们确实有！在这个活动中，你将探索一些常见家用气体的不同密度，包括你呼出的空气！
背景
我们每天遇到的所有材料，从牙膏到餐盘，都是由不同类型的原子组成的。原子是保持其化学元素特性的最小物质单位。这些不同原子的类型和排列方式解释了我们环境中所有固体、液体和气体的不同特性。
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这些特性包括称为密度、质量和体积的属性。物体的密度是其质量（重量）和体积（它占据的空间量）之间的关系。物体原子的质量、它们的大小以及它们的排列方式都决定了其密度。如果我们知道一个物体的质量和体积，我们可以使用以下公式计算密度：密度 = 质量/体积
从这个公式中，我们还可以观察到，如果两个物体具有相同的体积，但一个比另一个重，那么这两个物体具有不同的密度。如果你有一个塑料制成的骰子，另一个是用铅制成的相同大小的骰子，那么用铅制成的骰子会感觉更重。因为两个骰子的大小相同，我们知道铅比塑料密度大。
密度的差异与原子的大小以及它们的紧密程度有关。构成金属的原子通常比塑料的原子重，并且排列得更紧密。在这个活动中，你将观察不同气体的密度，以及密度差异如何影响物体的行为。
材料
码尺
两个气球
四汤匙小苏打
秒表或定时器
一杯白醋
干净的 16 盎司塑料水瓶或汽水瓶
小型塑料漏斗（如果不可用，请使用锡箔纸或羊皮纸制作临时漏斗。）
一个帮助你的伙伴
水槽
铅笔或钢笔
一张纸
准备工作
在你的纸上创建一个三列三行的表格。
将左列标记为：“气球”。在中间的框中写上：“气球 A”，在底部的框中写上：“气球 B”。将中间一列标记为：“3 英尺坠落”；将右列标记为：“6 英尺坠落”。
步骤
小心地将醋倒入水瓶中。
使用漏斗小心地将小苏打倒入其中一个气球中。不要系紧它。小心地握住它，以免小苏打洒出来。
将装满小苏打的气球固定到水瓶的顶部。避免让小苏打掉入瓶中。为此，握住气球的口部，将小苏打摇到底部。保持这种方式，同时轻轻地用气球的口部盖住瓶子的顶部，不要让气球的内容物掉入瓶中。
确保气球的口部尽可能完全且牢固地覆盖住瓶子的顶部。
将瓶子放在水槽中。注意气球的大小和瓶中醋的外观。
小心地垂直倾斜气球，使小苏打洒入瓶中。当小苏打与瓶中的醋接触时会发生什么？瓶中的液体在变化吗？气球发生了什么？你认为是什么导致气球改变形状？
当反应减慢时，你可以轻轻摇晃瓶子并轻敲气球，以确保没有小苏打卡在气球中或瓶子的侧面。
当反应完成后，请你的伙伴帮助你从瓶子中取出气球，而不让气体从气球中逸出。当气球仍然连接时，请你的伙伴在气球口部与瓶子连接的地方上方紧紧地捏住气球。在气球闭合的情况下，你可以轻轻地将其从瓶子中取出。（当你取下气球时，如果瓶子中逸出一股气体，请不要感到惊讶！）
将气球系上。这是“气球 A”。
拿出第二个气球，将其吹到与气球 A 相同的大小并系好。第二个气球是“气球 B”。
让你的伙伴垂直握住码尺，使其末端放在地板上。他们还应该拿着你的秒表或计时器。
站在你的伙伴旁边，将气球 A 放在码尺的顶部，使其正好离地面三英尺。
放下气球，同时让你的伙伴启动计时器。
记录气球落到地面所需的时间。将此时间记录在你的表格中。
用气球 B 重复气球掉落的步骤。哪个气球花更长时间掉到地面？
让你的伙伴使用码尺测量离地面六英尺的距离。（如果你靠墙做，会更容易。）
重复气球掉落的步骤，让每个气球从六英尺处掉落。将你的结果记录在你的表格中。
额外：测试你能投掷每个气球的最大距离。哪个更容易投掷？你认为这是为什么？
观察和结果
在这个活动中，你通过组合小苏打和醋来产生二氧化碳（CO2）气体。两者都被称为反应物，在这个反应中，因为它们在参与反应时会发生变化。醋呈弱酸性，而小苏打是碳酸氢盐。当它们组合在一起时，会发生两步反应。反应的第一步是酸碱反应，第二步是分解反应。当两个步骤都完成后，最终产物是 CO2 和水 (H2O)。当你将小苏打添加到醋中时，你应该观察到瓶中有气泡和泡沫。这是产生的 CO2 气体被释放出来。然而，反应产生的 CO2 过多，瓶子无法容纳。结果，CO2 气体逸入气球 A，气球膨胀。一旦所有的小苏打与醋混合，瓶子的内容物就是 CO2 和 H2O。当没有剩余的反应物时，反应结束。
你在这个活动中的下一步是测量两个不同气球掉到地面的速率。如你所知，气球 A 含有小苏打和醋反应产生的 CO2。相比之下，气球 B 含有你吹气球时呼出的空气。我们呼出的空气主要是氮气和氧气，只有大约 4% 到 5% 的二氧化碳。因此，你正在测量气球 A 中主要是纯二氧化碳是否比气球 B 中主要是氮气和氧气的混合气体掉落得更快。
你应该发现气球 A 比气球 B 更快地掉到地面上。你可能注意到气球 B 在落到地板的过程中遇到了更大的空气阻力。气球 B 的路径可能不是笔直向下，而是气球在掉落时可能会漂浮。因为两个气球的大小（或体积）相同，但一个比另一个掉落得更快，我们的结果告诉我们，气球 A 中的 CO2 气体比气球 B 中的混合气体密度更大。
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