Što se događa kada hladnoj vodi dodate kap hrane bojanja?

Sadržaj

• TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
• Mehanizam difuzije
• Miješanje po razlici u određenoj težini
• Miješanje konvekcijom
• Što se događa kada se voda promijeni?

Bojanje hrane ilustrira difuziju u vodi. Difuzija je miješanje molekula uslijed njihovog slučajnog kretanja, bilo u tekućini ili plinu. Budući da molekule u hladnoj vodi imaju manje kinetičke energije nego u toploj vodi, proces difuzije je mnogo sporiji nego u toploj vodi. Ali bojanje hrane može pokazati i slučajno kretanje, poput miješanja vode konvekcijom.

TL; DR (Predugo; nisam pročitao)

TL; DR: Bojanje hrane dodano u sredinu čaše hladne vode potonut će na dno. Ako miješate hladnu vodu ili dodate obojenje toploj vodi, ona će se mnogo brže raspršiti.

Mehanizam difuzije

Difuzija ne zahtijeva miješanje, poput miješanja, iako miješanje ubrzava proces. U slučaju bojenja hrane u vodi, voda je otapalo, dok je bojanje hrane otopljeno. Jednom kada se pomiješaju, donose rješenje. Za difuziju je potrebno vrijeme, premda koliko vremena ovisi o kinetičkoj energiji molekula koje nasumično skaču jedna s drugom. Ovo nasumično odskakanje - zvano Brownovo kretanje - rezultat je vibracija atoma, što oni čine brže i teže što su toplije. Krajnji rezultat ovih pokreta, s vremenom, je konačno, jednoliko rješenje.

Miješanje po razlici u određenoj težini

••• Dankingfotografija / iStock / Getty Images

Bojanje hrane ima nešto veću specifičnu težinu, odnosno relativnu gustoću, od vode, pa prije nego što je došlo do difuzije, obično pada u vodu. Kad je voda hladna, a brzina difuzije sporija, više boja za hranu ostaje zajedno u grozdu koji pada na dno posude. Ostavljen na miru i neometan, može stvoriti sloj na dnu; zbog Brownijevog kretanja, međutim, neće postojati oštro definirana granica između vode i bojenja. Nasumičnim kretanjem molekula boja će postupno difuziti u vodu. Pobuđenje će ubrzati proces difuzije.

Miješanje konvekcijom

Ako je spremnik vode topliji ili hladniji od ambijentalnog zraka, razvijat će se konvektivni uzorci protoka kada se voda približi temperaturi okoline. U slučaju hladne vode u toplom okruženju, stranice spremnika dovode toplinu do oboda vode. Hladna i gušća voda na sredini tone. Bojanje hrane dodano ovom središnjem stupu za potonuće vozit će konvektivnim protokom do dna spremnika, ali tada će se i tok uz bok, natrag na vrh, ponovo kretati naokolo. Ovaj protok služi za miješanje otopine, ubrzavajući difuziju.

Što se događa kada se voda promijeni?

Usporedite učinke topline i gustoće na difuziju prehrambenih boja. Pokušajte uporediti usporedbu difuzije u hladnoj i toploj vodi. Difuzija će biti mnogo sporija u hladnoj vodi. Pokušajte otopiti pola žlice soli u vodi, a zatim ispustite bojanje hrane. Bojanje će i dalje biti difuzno, ali neće potonuti jer slana voda ima veću specifičnu težinu. Pokušajte staviti izvor topline, poput žarulje, sa jedne strane čaše i pričekajte nekoliko minuta prije nego što ispustite bojanje. Vozit će - i time učiniti vidljivim - konvektivni tok.