Kaj se zgodi, ko kapljici barvila za hrano dodate hladno vodo?

Vsebina

• TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
• Mehanizem difuzije
• Mešanje z razliko v specifični težnosti
• Mešanje s konvekcijo
• Kaj se zgodi, ko se voda spremeni?

Barvanje hrane ponazarja difuzijo v vodi. Difuzija je mešanje molekul zaradi naključnega gibanja, bodisi v tekočini ali plinu. Ker imajo molekule v hladni vodi manj kinetične energije kot v topli vodi, je difuzijski postopek veliko počasnejši kot v topli vodi. Vendar lahko barvanje hrane pokaže tudi gibanje, ki ni naključno, na primer vznemirjanje vode s konvekcijo.

TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)

TL; DR: Barva s hrano, dodana v sredino čaše hladne vode, bo potonila na dno. Če hladno vodo premešate ali barvi dodate toplo vodo, se bo ta hitreje razpršila.

Mehanizem difuzije

Za difuzijo ni potrebno mešanje, kot je mešanje, čeprav mešanje pospeši postopek. Pri barvanju hrane v vodi je voda topilo, medtem ko je barvilo za živilo topilo. Ko se pomešajo, naredijo rešitev. Za difuzijo je potreben čas, čeprav koliko časa je odvisno od kinetične energije molekul, ki se naključno poskakujejo med seboj. To naključno odskok - imenovano Brownovo gibanje - je posledica vibracij atomov, ki delajo hitreje in težje, bolj vroče so. Končni rezultat teh premikov je sčasoma končna, enotna rešitev.

Mešanje z razliko v specifični težnosti

••• Dankingfotografija / iStock / Getty Images

Barva hrane ima nekoliko večjo specifično težo ali relativno gostoto kot voda, zato preden se razprši, se ponavadi potopi v vodi. Ko je voda hladna in je stopnja difuzije počasnejša, več barvil živil ostane skupaj v slivi, ki pade na dno posode. Če ostane sam in nemoten, lahko na dnu tvori plast; ker zaradi Brownovega gibanja med vodo in obarvanostjo ni bilo natančno določene meje. Naključno gibanje molekul bo barvo postopoma razpršilo v vodo. Vznemirjenje bo pospešilo proces difuzije.

Mešanje s konvekcijo

Če je posoda z vodo toplejša ali hladnejša od zraka iz okolice, se bodo z njo oblikovali konvektivni vzorci pretoka, ko se bo voda približala temperaturi okolice. V primeru hladne vode v toplem okolju strani posode odvajajo toploto na obod vode. Hladna, gostejša voda na sredini potopi. Barvila s hrano, dodana v ta potopni sredinski stolpec, bodo speljala konvektivni tok na dno posode, nato pa bo vodila tudi tok navzgor po straneh, nazaj na vrh, da se spet vrti okoli. Ta tok služi za mešanje raztopine, pospešuje difuzijo.

Kaj se zgodi, ko se voda spremeni?

Primerjajte vplive toplote in gostote na difuziji barvila v hrani. Poskusite stransko primerjati difuzijo v hladni vodi in v topli vodi. Difuzija bo v hladni vodi veliko počasnejša. Poskusite raztopiti pol žlice soli v vodi in nato spustite barvilo za hrano. Barvanje bo še vedno razpršeno, vendar ne bo potonilo, ker ima slana voda višjo specifično težo. Poskusite postaviti vir toplote, na primer žarnico, na eno stran stekla in počakajte nekaj minut, preden barvo spustite. Vozil bo - in s tem naredil viden - konvektivni tok.