核心概念
物理
化学
密度
液体
简介
你可能知道当固体物体放入液体中时，它们可能会沉没或漂浮。但你知道液体也可能沉没或漂浮吗？实际上，可以将不同的液体层叠放在彼此之上。关键是所有不同的层都必须具有不同的密度。你可以通过选择几种具有不同密度的液体，或者通过向一种液体中添加糖或盐等化学物质来改变其密度，从而进行堆叠。如果你选择有色液体或在每一层中添加食用色素，你甚至可以在一个杯子里创造出彩虹般的色彩！想亲眼看看吗？在这个科学活动中，你将一层一层地堆叠几种液体，并创建一个色彩缤纷的密度柱！
背景
物体是沉没还是漂浮取决于其密度与放入其中的液体密度相比。所有类型的物质（包括固体和液体）都由许多不同的原子组成。根据这些原子的质量、大小及其排列方式，不同的物质将具有不同的密度。密度是每种化合物的特征，定义为化合物的质量除以其体积。换句话说，在一定体积内物质越多，该物质的密度就越大。例如，一立方厘米的岩石比一立方厘米的木头重得多。这是因为在相同体积的岩石中，物质比木头多得多。
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液体也可能具有不同的密度。例如，室温下淡水的密度约为每立方厘米一克。任何密度高于水的化合物（无论是液体还是固体）都会沉没，而密度低于水的物质则会漂浮。你可以通过收集厨房中的几种液体（如植物油、玉米糖浆、洗碗皂、水、外用酒精等）来亲自测试一下。你认为其中哪一种会在水中沉没或漂浮？在这个活动中找出答案！
材料
玻璃杯或杯子
水
食用色素
剪刀
橡皮筋（宽的）
一小块蜡
冰棒棍
至少两个带有盖子的小型透明罐子或透明迷你杯子（两盎司）
永久性记号笔
美纹纸胶带
三个汤匙
深色玉米糖浆
植物油
硬币
纸巾
外用酒精、洗碗皂和其他液体（可选）
糖（可选）
准备工作
在可以容忍所有液体溢出的工作区收集所有材料。
在杯子里装满自来水，并在水中加入几滴食用色素。
请一位成年人帮助你剪裁并准备小块（约0.5 x 0.5厘米）的橡皮筋、冰棒棍和蜡。
将两个空罐子放在你面前（不带盖子），用胶带和永久性记号笔将它们标记为“1”和“2”。
步骤
取一个干净的汤匙，将两汤匙玉米糖浆倒入罐子1中。
用第二个汤匙，小心地将两汤匙有色水倒入罐子1中，放在玉米糖浆的顶部。玉米糖浆顶部的水会发生什么？它会混合还是保持分离？
使用第三个干净的汤匙，将两汤匙植物油倒入罐子“1”中，放在有色水的顶部。你看到液体混合了吗？油会发生什么？它是漂浮在顶部还是沉到底部？
现在取空罐子2，加入相同的液体，但顺序相反。首先倒入两汤匙植物油。
接下来，在顶部加入两汤匙有色水。这次水会发生什么？它会留在顶部还是沉到底部？
用一个新鲜的汤匙，小心地将两汤匙玉米糖浆倒入罐子2中，放在水的顶部。玉米糖浆是漂浮在其他液体之上吗？与水和油相比，它会沉在哪里？
等待一两分钟，让所有液体在罐子1和2中沉淀。然后查看两个罐子，比较不同液体的分层方式。罐子1和2之间有区别吗？你预料到这个结果了吗？你认为为什么会以这种方式分层？
现在拿起罐子1，用盖子盖上。小心地将其倒置，然后再次放在桌子上。观察不同的液体。每种液体会发生什么？倒置后它们是如何分层的？你知道会发生这种情况吗？
几分钟后，将倒置的罐子1与罐子2进行比较。你现在看到分层有任何差异吗？每种液体会发生什么？
准备好你所有剪下来的物体和硬币，然后将硬币放入罐子2中。硬币会发生什么？
接下来，拿起橡皮筋，将其放入罐子2中。用冰棒棍将橡皮筋一直推到罐子底部。确保它不会粘在底部并且可以自由漂浮。然后放开。橡皮筋会沉在哪里？它会漂浮在顶部、中间还是坐在底部？
现在将蜡块放入罐子2中。再次，将蜡块一直向下推入罐子，但要确保它不会粘在罐子的底部或侧面。它应该能够自由漂浮。蜡块会发生什么？它与橡皮筋相比会沉在哪里？
最后，拿起冰棒棍，将其放入罐子2中。用勺子或冰棒棍将其淹没，等待其沉淀在其中一层。冰棒棍片漂浮在哪一层上？
查看你放入罐子2中的所有四个物体，并比较它们的位置。它们是都沉淀在相同还是不同的液体层中？如果它们在不同的层中，你认为这是为什么？
最后，拿起仍然倒置的罐子1，用力摇晃。然后将其放回桌子上（这次是正面朝上）。观察发生的情况约五到十分钟。当你摇晃罐子时，是否有任何层混合？五到十分钟后，分层看起来如何？
额外尝试：使用三种液体（植物油、玉米糖浆和有色水），有六种不同的组合可以在彼此之上添加不同的层。尝试所有组合，每次都更改添加不同液体的顺序。你总会得到相同的分层结果吗？
额外尝试：在此活动中，你有三层不同的液体。你能找到其他可能形成第四层或第五层的家用液体吗？一些可以尝试的液体包括外用酒精或洗碗皂。你认为它们会在你的密度柱中沉在哪里？
额外尝试：你甚至可以使用相同的液体（例如水）制作密度塔。你只需通过向其中添加不同量的糖来改变其密度。尝试三层不同的水层——每一层都具有相同体积的水，但其中一层添加一茶匙糖，一层添加两茶匙糖，一层添加三茶匙糖。在每种液体中添加不同的颜色，以更清楚地看到这些层。哪一层在顶部，哪一层在底部？糖量如何改变水的密度？如果这次你摇晃罐子或将其倒置，会发生什么？
额外尝试：尝试寻找可能在密度柱的不同层中沉没或漂浮的不同物体。它们会在哪一层沉淀？
额外尝试：你可以通过将相同体积的每种液体倒入不同的杯子中，然后称量每种液体的重量，来找出三种液体的密度差异有多大。质量差异有多大？这些结果与你发现的液体分层方式一致吗？
观察和结果
你是否成功地将所有三种液体叠放在彼此之上，以创建一个色彩缤纷的密度柱？实际上，将三种不同的液体添加到罐子中的顺序无关紧要；这些层最终总是相同的：玉米糖浆沉淀在底部，有色水在中间，植物油漂浮在顶部。这是因为玉米糖浆的密度是所有液体中最高的，约为每立方厘米1.4克，而水的密度在室温下约为每立方厘米1克。植物油比水轻，密度约为每立方厘米0.9克，因此漂浮在水面上。即使你将罐子倒置，由于它们的不同密度，这些层也会重新排列到原始顺序。如果你进行了额外的活动并称量了每种液体的相同体积，你应该发现玉米糖浆最重，其次是水，然后是植物油。
你放入罐子2中的物体会根据它们自身的密度沉淀在密度柱中。橡皮筋可能沉淀在玉米糖浆的顶部，而硬币一直掉到罐子的底部。蜡应该位于水层的顶部，而冰棒棍应该一直漂浮在植物油的顶部。最后，如果你用力摇晃罐子，你可能会观察到植物油仍然分离并漂浮在顶部，但玉米糖浆和水层开始混合，并且不再容易分离。这是由于不同液体的可混溶性。如果液体的化学结构差异很大，使得一种是极性的，另一种是非极性的，它们将不会混合，并且始终保持分离。对于非极性液体油和极性液体水来说是这样。另一方面，玉米糖浆具有与水混合的能力，因此可以溶解在水中。这就是你用力摇晃罐子时发生的情况。
你可以尝试更多物体和液体来创建更多层；这仅仅是一个密度问题，它将决定它们在密度柱中沉淀的位置！
清理
你可以将罐子中的所有液体倒入下水道。清理任何溢出物。
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