Hva skjer når du legger en dråpe matfarging til kaldt vann?

Innhold

• TL; DR (for lang; ikke lest)
• Mekanismen til diffusjon
• Blanding etter forskjell i spesifikk tyngdekraft
• Mixing by Convection
• Hva skjer når vannet endres?

Konditorfarge illustrerer diffusjon i vann. Diffusjon er blanding av molekyler på grunn av deres tilfeldige bevegelse, enten det er i en væske eller en gass. Fordi molekyler i kaldt vann har mindre kinetisk energi enn i varmt vann, er diffusjonsprosessen mye tregere enn i varmt vann. Men konditorfargen kan også vise bevegelse som ikke er tilfeldig, for eksempel omrøring av vannet ved konveksjon.

TL; DR (for lang; ikke lest)

TL; DR: Konditorfarge som legges til midten av et beger med kaldt vann synker til bunnen. Hvis du rører det kalde vannet, eller legger fargestoffet i varmt vann, diffunderer det mye raskere.

Mekanismen til diffusjon

Diffusjon krever ikke omrøring, for eksempel omrøring, selv om omrøring fremskynder prosessen. Når det gjelder matfarging i vann, er vannet løsningsmiddel mens konditorfarge er oppløst. Når de har blandet seg, lager de en løsning. Diffusjon tar tid, selv om hvor mye tid avhenger av den kinetiske energien til molekylene som tilfeldig spretter mellom hverandre. Denne tilfeldige sprettingen - kalt brunsk bevegelse - er resultatet av atomene vibrerer, noe de gjør raskere og hardere jo varmere de er. Sluttresultatet av disse bevegelsene over tid er den endelige, ensartede løsningen.

Blanding etter forskjell i spesifikk tyngdekraft

••• Dankingphotography / iStock / Getty Images

Matfargen har en litt høyere spesifikk tyngdekraft, eller relativ tetthet, enn vann, så før den har tid til å diffundere, har den en tendens til å synke i vannet. Når vannet er kaldt, og diffusjonshastigheten er tregere, forblir mer av konditorfargen sammen i en plomme som faller til bunnen av beholderen. Etterlatt alene og uforstyrret, kan det danne et lag i bunnen; på grunn av Brownsk bevegelse, vil det ikke være en skarpt definert grense mellom vannet og fargeleggingen. Den tilfeldige bevegelsen av molekylene vil gradvis spre fargen i vannet. Agitasjon vil øke prosessen med diffusjon.

Mixing by Convection

Hvis beholderen med vann er varmere eller kjøligere enn omgivelsesluften, vil den utvikle konvektive strømningsmønstre når vannet nærmer seg omgivelsestemperaturen. Når det gjelder kaldt vann i varme omgivelser, leder sidene av beholderen varme til periferien til vannet. Det kjølige, tettere vannet i midten synker. Konditorfarge lagt til denne synkende midtkolonnen vil ri konvektiv strømning til bunnen av beholderen, men da vil den også ri strømmen opp sidene, tilbake til toppen for å sykle rundt igjen. Denne strømmen tjener til å agitere løsningen og fremskynde diffusjonen.

Hva skjer når vannet endres?

Sammenlign effekten av varme og tetthet på diffusjonen av konditorfargen. Prøv en side-ved-side-sammenligning av diffusjon i kaldt vann og i varmt vann. Diffusjonen vil være mye tregere i det kalde vannet. Prøv å løse opp en halv skje salt i vann og slipp deretter konditorfargen. Fargen vil fortsatt diffusere, men den vil ikke synke fordi saltvannet har en høyere spesifikk tyngdekraft. Prøv å plassere en varmekilde, for eksempel et glødelys, mot den ene siden av glasset, og vent noen minutter før du mister fargeleggingen. Den vil ri - og derved synliggjøre - den konvektive flyten.