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3M Science at Home: Camille Schrier, a scientist who was crowned Miss America 2020, as she explains diffusion and how substances move though water

扩散作用

什么条件会影响水中物质的扩散呢?

关键概念

  • diffusion icon
    扩散作用
  • temperature and molecules icon
    温度与分子

     


  • 介绍

    您用颜色水笔在图画上填色时,有没有发现当两种颜色相遇会互相渗透呢?在课堂里,你通常会平均地分散坐在不同地方,抑或会全部挤在一起呢?虽然前者关乎化学特性,后者则属社交互动,但其实都是扩散作用的例子。

  • 背景

    扩散是因为物质粒子运动,令物质混和一起。扩散可以发生在任何物质,但在液体和气体里发生的,最常被察觉得到。扩散通常指分子由高浓度移动至低浓度的地方。而运动的速度就视乎分子的能量而定。试想想,比起在睡房,您会更快在厨房旁边的客厅嗅到厨房美味的香气,因为食物香味的分子需要较长时间才扩散到睡房的空间里去。您会在这个实验中认识温度如何影响食用色素与水的混合。

  • 准备工作

    1. 把最冷的自来水注入一个玻璃杯内,半满即可
    2. 另一个玻璃杯则注入最热的自来水,份量同样是一半
  • 步骤

    1. 试猜猜:食用色素在冷水和热水里的移动会有什么不同呢?
    2. 同时间把2至3滴食用色素放进两杯水里去,不要搅动。
    3. 看看食用色素怎样了,它在热水中的移动,跟在冷水里有分别吗?
  • 观察与结果

    食用色素在热水中的混合比在冷水中要快,因为热水里的水分子比冷水里的水分子拥更多能量,所以运动得更快,也令染料更容易在热水中混合。由于扩散是从高浓度移向低浓度的,所以分子运动越多,它们混合在一起的机会就越大。高能量热水的扩散模式非常重要,因为这是我们如何把氧气输送到体内所有细胞的方法。当肺部的毛细血管-> 微丝血管中有脱氧的血液时,肺部的氧气就会从肺里面较高浓度的地方扩散到血液较低浓度的地方,使红血球可以带着氧气送到身体每个部份。

  • 清理

    完成实验后,务必清理干净。擦去任何溅溢的水迹。将水倒入洗手盘里,然后清洗玻璃杯。把食用色素放回原来的地方。

  • 更多探索

    在这个实验中,在热水和冷水中添加的食用色素温度都相同。您认为食用色素的温度会否影响扩散作用呢?把食用色素添加到水里前,您能找到安全加热或冷冻食用色素的方法吗?您可以根据第一次实验预测可能发生的变化吗?

    另外,请想想您在哪些地方见过扩散作用发生。例如,为什么咖啡和茶总是用热水冲开的呢?如果找到一个使用热水或冷水又关乎扩散作用的例子,您可试试用相反温度的水进行实验,然后观察结果是否有别。

  • 安全第一与成年人监督

    • 请小心按照实验说明进行操作。
    • 每个实验应有负责监护的成年人协助。
    • 尽管在家里进行科学实验是令人兴奋的学习和实践科学的方法,但必须注意,有些实验可能要求参与者采取额外的安全措施,以及/或者会把地方弄得脏乱。
    • 成年人应负责或协助处理可能有危险的材料或尖锐物品。
    • 在进行实验前,成年人应检视实验内容,并决定学童的年龄是否适合参与该些活动。