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Vast, Warm and Elegant

吸管彩虹

 

 

一场大雨之后,你常常能看到跨越苍穹的美丽彩虹。彩虹的美好,总是短暂的,可遇而不可求。要是有什么办法能让彩虹变得触手可得、随叫随到,让我们想看多久就看多久,那该多好啊!

这其实一点也不难!只要你懂得密度和大气压强的相关知识,就可以美梦成真了!今天,就让我们一起动手,做一道想看就看的吸管彩虹吧!

 

实验材料:长吸管、几个一样的水杯、清水、食用色素、白砂糖

实验步骤

第一步:将几个水杯一字排开,每一个水杯都注入相同量的清水。然后,用食用色素将水杯中的水依次染色,越接近彩虹的颜色组成越好。

 

第二步:从第2个杯子开始,依次放入不同量的白砂糖,第1杯不放、第2杯放一勺、第3杯放两勺,依此类推……

第三步:一手握好长吸管,四指并拢握住吸管,拇指保持自由收放的状态,得以堵住或放开吸管的顶端。

第四步:用拇指堵住吸管,将吸管小心地靠近第1个水杯的水面,将吸管伸入水中,在水面之下2厘米左右的位置停住,保持不动。将拇指放开,此时,第一个水杯中的水会涌入吸管,上升到与水杯中的液面平行的位置处时,再次用拇指堵住吸管口,拿起吸管,会发现第一个水杯颜色的水柱停留在高于吸管底部2厘米的刻度上。

第五步:将吸管小心地靠近第2个水杯的水面,再次将吸管伸入水中,在第二个水杯的水面之下6厘米左右的位置停住,保持不动,将拇指放开后,第二杯水颜色的水柱会挤进吸管,将刚才第一个水杯颜色的2厘米水柱托上去。

第六步:依此类推,按照水杯中加入白砂糖量的从少到多,逐段增加吸管中的彩色液柱。

实验原理

你准备的颜色越多,做出的彩虹颜色就会越丰富。只要你的拇指不松,这条吸管彩虹,你想看多久就看多久。

那么,吸管彩虹背后的科学原理是什么呢?让我们再按图索骥,回忆一下刚才的实验步骤……

原来,这里面有两个重要的“物理大师”在起作用。第一,密度大师。我们把白砂糖加入清水后,清水就变成了糖水,加入的糖越多,糖水的密度就越大。而密度越大的物质,越倾向于下沉,密度越小的物质,越倾向于上浮。所以,依浓度梯度伸入吸管,就会保障密度越大的液体总是在下面,密度越小的液体,就越在上面浮着。

那为什么将吸管伸入水面之下再松开拇指,液体就会自动地进入吸管呢?这多亏了大气压强这位“物理大师”的帮忙。

随堂思考

亲爱的读者朋友,如果这个实验做成功了,我们不妨再延伸思考一下,看看你对实验原理是否掌握到位?

如果不按照加入白砂糖量的梯度变化吸入液体,打乱顺序,我们还能得到彩虹吗?

如果我们不是按由少到多的顺序依次伸入吸管,而是相反的顺序,这条彩虹还能做出来吗?

读者朋友尝试过后,相信就会明白,只有按照我们刚才介绍的实验步骤和方法来做,你才可能成功地做出美丽的彩虹。

那么,你能解释这是为什么吗?

如果更换实验材料,把白砂糖换成食盐,我们的吸管中还会出现彩虹吗?如果换成味精呢?

游戏升级

故意打乱含有白砂糖的水杯,比一比,谁能用吸管以最快的速度,将含有白砂糖的水杯按浓度从低到高的顺序制作出吸管彩虹。

本文发表于《知识就是力量》2016年7月刊

 

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