Impilazione di liquidi

Un progetto scientifico stratificato di Science Buddies

Concetti chiaveFisicaChimicaDensitàLiquidi

introduzione Probabilmente sai che quando gli oggetti solidi vengono immersi in un liquido, possono affondare o galleggiare. Ma sapevate che anche i liquidi possono affondare o galleggiare? È infatti possibile impilare diversi strati di liquidi uno sopra l'altro. La chiave è che tutti i diversi strati devono avere densità diverse. Puoi impilarli scegliendo diversi liquidi con una gamma di densità o variando la densità di un liquido aggiungendovi sostanze chimiche come zucchero o sale. Se scegli liquidi colorati o aggiungi colorante alimentare a ogni strato, puoi persino creare un intero arcobaleno di colori in un solo bicchiere! Vuoi vedere di persona? In questa attività scientifica impilerai diversi liquidi, uno per uno, e creerai una colonna di densità colorata!

Sfondo Il fatto che un oggetto affondi o galleggi dipende dalla sua densità rispetto alla densità del liquido in cui viene lasciato cadere. Tutti i tipi di materia, sia solidi che liquidi, sono costituiti da molti atomi diversi. A seconda della massa di questi atomi, della loro dimensione e del modo in cui sono disposti, le diverse sostanze avranno densità diverse. La densità è caratteristica di ogni singolo composto e definita come la massa di un composto divisa per il suo volume. In altre parole, più materia c'è in un certo volume, più densa è la sostanza. Un centimetro cubo di roccia, ad esempio, è molto più pesante di un centimetro cubo di legno. Questo perché nello stesso volume di roccia c'è molta più materia che nel legno.

I liquidi possono anche avere densità diverse. L'acqua dolce, ad esempio, ha una densità di circa un grammo per centimetro cubo a temperatura ambiente. Qualsiasi composto, liquido o solido, che abbia una densità maggiore dell'acqua affonderà mentre le sostanze con una densità inferiore galleggeranno. Puoi verificarlo tu stesso raccogliendo diversi liquidi che hai in cucina come olio vegetale, sciroppo di mais, detersivo per piatti, acqua, alcol denaturato e altro ancora. Quale di questi pensi che affonderà o galleggerà nell'acqua? Scoprilo in questa attività!

Materiali

Preparazione

Procedura

Osservazioni e risultati Hai impilato con successo tutti e tre i liquidi uno sopra l'altro per creare una colonna di densità colorata? In realtà non importa in quale ordine aggiungi i tre diversi liquidi nel barattolo; gli strati finiranno per essere sempre gli stessi: lo sciroppo di mais si deposita sul fondo, l'acqua colorata al centro e l'olio vegetale galleggia sopra. Questo perché lo sciroppo di mais ha la densità più alta tra tutti i liquidi, circa 1,4 grammi per centimetro cubo, mentre la densità dell'acqua è di circa un grammo per centimetro cubo a temperatura ambiente. L'olio vegetale è più leggero dell'acqua con una densità di circa 0,9 grammi per centimetro cubo e quindi galleggia sopra l'acqua. Anche se capovolgi il barattolo, gli strati si riorganizzano nell'ordine originale a causa della loro diversa densità. Se avessi svolto l'attività extra e pesato lo stesso volume di ciascun liquido, avresti scoperto che lo sciroppo di mais era il più pesante, seguito dall'acqua e quindi dall'olio vegetale.

Gli oggetti che hai lasciato cadere nel barattolo 2 si sono sistemati nella colonna della densità in base alla loro densità. Probabilmente l'elastico si è depositato sopra lo sciroppo di mais mentre la monetina è caduta fino al fondo del barattolo. La cera avrebbe dovuto poggiare sopra lo strato d'acqua e il bastoncino del ghiacciolo avrebbe dovuto galleggiare completamente sopra l'olio vegetale. Infine, se avessi agitato molto forte il barattolo, potresti aver osservato che l'olio vegetale si separava ancora e galleggiava sopra, ma lo sciroppo di mais e lo strato d'acqua cominciavano a mescolarsi e non si separavano più facilmente. Ciò è dovuto alla miscibilità dei diversi liquidi. Se i liquidi hanno una struttura chimica molto diversa che li rende uno polare e l'altro impopolare, non si mescoleranno e rimarranno sempre separati. Questo vale sia per il petrolio, che è un liquido non polare, sia per l’acqua, che è un liquido polare. Lo sciroppo di mais, invece, ha la capacità di mescolarsi con l'acqua e quindi di dissolversi in essa. Questo è ciò che accade quando scuoti il ​​barattolo con molta forza.