Eiscreme-Wissenschaftsprojekte

Was ist besser als ein lustiges wissenschaftliches Experiment? Eine, die mit Eis gemischt wird! Eis ist lecker, aber wussten Sie, dass es auch alle möglichen wissenschaftlichen Lernpotenziale hat? Von der Superkühlung bis zur Chemie steckt viel Wissenschaft auf diesem Kegel.

Root Beer Float Bubbles

Es gibt keine bessere Entschuldigung für ein Root Beer Float als im Namen der Wissenschaft. Diese Tasse schaumiger Güte birgt eine Vielzahl wissenschaftlicher Möglichkeiten, die darauf warten, entdeckt zu werden. Wenn Sie sich jemals gefragt haben, warum ein Root Beer Float so viele Blasen hat und was Sie tun können, um dies zu ändern, ist dieses Experiment für Sie! Es ist für Schüler im Grundschulalter geeignet und dauert etwa 30 Minuten bis eine Stunde, wenn Sie eine oder mehrere der Variationen anwenden. (Hinweis: Das Messen des Volumens durch Verschiebung ist für Schüler geeignet, die mindestens in der Mittelstufe sind.)

• Trockeneis-Experimente
• Gregor Mendels Erbsenpflanzenexperiment
• Oberflächenspannungsexperimente für Kinder

Materialien

• Sauberes Glas
• Wurzelbier
• Vanilleeis mit und ohne Zucker
• Ein Becher Messbecher für Feststoffe und ein Messbecher für Flüssigkeiten
• Maßband (Tipp: Für jüngere Kinder besorgen Sie sich Abdeckband auf dem sich ein Lineal befindet, und kleben Sie dann die Seite des Glases oder der Tasse fest, bevor Sie mit dem Experiment beginnen.)

Grundlegendes Verfahren

Das folgende Verfahren ist für junge Studenten, die mit einem Maßband messen können, aber nicht rechnen konnten, um das Volumen der Substanzen zu bestimmen.

1. Messen Sie eine Tasse Eis in einem Messbecher ab. Geben Sie die Tasse Eis in das klare Glas.
2. Messen Sie eine Tasse Root Beer in einem Messbecher ab. Am Ende des Experiments möchten Sie sehen, wie viel Root Beer Sie dem Eis hinzufügen konnten.
3. Das Root Beer langsam zum Eis geben. Sie möchten die erzeugte Schaummenge messen, aber Sie möchten nicht, dass der Schaum höher als die Oberseite des Glases ist.
4. Wenn Sie so viel Root Beer wie möglich hinzugefügt haben, ohne dass der Schaum nach oben geht, messen Sie Ihr Glas ab.
   1. Wie viel Schaum ist drin? (Verwenden Sie zum Messen das Maßband.)
   2. Wie viel Root Beer könnten Sie hinzufügen? (Subtrahieren Sie, wie viel sich in Ihrem Messbecher von der einen Tasse befindet, mit der Sie begonnen haben. So viel haben Sie hinzugefügt.)

Was ist los?

Jeder weiß, dass die Blasen in Root Beer Kohlendioxidblasen sind. Haben Sie sich jedoch jemals gefragt, was passiert, um den Schaum so... schaumig zu machen?

Übersättigte Lösungen : Root Beer (und alle kohlensäurehaltigen Getränke) ist mit Kohlendioxid übersättigt. Übersättigt ist die wissenschaftliche Art zu sagen, dass mehr gelöster Stoff (in diesem Fall Kohlendioxid) vorhanden ist, als die Lösung (in diesem Fall Wurzelbierflüssigkeit) aufnehmen kann. Übersättigte Lösungen werden als instabil bezeichnet. Dies bedeutet, dass sie versuchen, ihre gelösten Stoffe so schnell wie möglich freizusetzen. Aus diesem Grund hören Sie das Zischen des Gases, das entweicht und sehen, wie sich Blasen bilden, wenn Sie eine Flasche kohlensäurehaltiges Getränk öffnen. Nukleationsstellen : Wenn Sie der Eiscreme Root Beer hinzufügen, schlagen Sie im Wesentlichen die Kohlendioxidblasen aus dem Root Beer. Dies ist jedoch nicht der einzige Ort, von dem Ihre schaumigen Blasen kommen. Eis hat auch Luft. Diese Luftblasen in Ihrem Eis sorgen für Keimbildungsstellen die es den Kohlendioxidblasen ermöglichen, sich zu bilden und zu wachsen. Oberflächenspannung : Ist dir schon mal aufgefallen, dass einige der Blasen in einem Root Beer Float richtig groß werden? Das liegt daran, dass einige Zutaten in der Eiscreme die Oberflächenspannung der Soda senken, sodass sich die Gasblasen ausdehnen können, während andere Zutaten die Blasen einfangen und in Ihrem schaumigen Getränk schweben lassen. Es ist ähnlich, wie Proteine ​​Meeresschaum im Ozean einfangen.

Variationen

Root Beer schwimmt zu machen ist nicht nur ein Kinderspiel. Wenn Sie mehr Spaß mit Ihrem Essen haben möchten, probieren Sie diese Variationen, die von relativ einfach bis schwerer reichen.

Wechseln Sie das Verfahren : Anstatt das Eis und dann das Root Beer hinzuzufügen, fügen Sie zuerst das Root Beer und dann das Eis hinzu. Ändert es die Reaktion überhaupt? Die Wirkung Ihrer Zutaten: Versuchen Sie Ihr Experiment noch ein paar Mal, aber verwenden Sie diesmal eine Eismarke mit mehr Zucker und dann eine Eismarke mit weniger Zucker für das nächste Mal. Welcher produziert mehr Schaum, gemessen mit Ihrem Maßband? Was passiert, wenn Sie gefrorene Leckereien mit weniger Luft wie Eis oder Sorbet ohne Milch verwenden? Stellen Sie sicher, dass Sie für jedes Experiment die gleiche Menge an gefrorenem Leckerli verwenden, um zuverlässigere Ergebnisse zu erhalten.

Volumen messen

Der einfachste Weg, das Volumen des produzierten Schaums herauszufinden, besteht darin, das Experiment in wissenschaftlichen Bechern durchzuführen, die das Volumen an der Seite markiert haben. Wenn Sie sich jedoch besonders mathematisch fühlen und keinen Zugang zu einem wissenschaftlichen Becher haben, gibt es eine Möglichkeit, das Volumen Ihres Schaums mit ein wenig Mathematik und einigen deduktiven Argumenten herauszufinden.

1. Sehen Sie auf der Verpackung nach, wie viel Flüssigunzen Ihre Tasse fasst. Dies ist das Gesamtvolumen, wenn Ihre Tasse vollständig gefüllt ist.
2. Als nächstes messen Sie das Volumen einer Tasse Eis mit der Verdrängungsmethode. Die Idee der Verschiebungsmethode ist einfach. Wenn Sie das Volumen Ihrer Tasse mit 10 Unzen Wasser füllen können, wie viel Wasser können Sie dann in Ihre Tasse gießen, nachdem Sie eine Kugel Eiscreme hinzugefügt haben? Diese Antwort ist das Volumen Ihres Eises.
   1. Sie sollten bereits wissen, wie viele Unzen Wasser Ihre Tasse fasst. (Verwenden Sie Wasser, da es nicht mit Eiscreme reagiert.)
   2. Gib eine Kugel Eis in deine Tasse. Sie müssen es nicht im Voraus messen.
   3. Geben Sie mit einem anderen Messbecher Wasser in den Becher mit dem Eis, bis er ganz gefüllt ist. (Stellen Sie sicher, dass Sie im Auge behalten, wie viele Flüssigunzen Sie verwenden.)
   4. Subtrahieren Sie die Summe der hinzugefügten Flüssigunzen von den gesamten Flüssigunzen, die Ihre Tasse fassen kann. Wenn Ihre Tasse beispielsweise 10 Flüssigunzen fassen kann und Sie 8 Flüssigunzen in die Tasse gießen konnten, hat Ihr Eis ein Volumen von 2 Flüssigunzen.

Eiscreme mit Gefrierpunktsdepression

Gefrierpunktserniedrigung hört sich kompliziert an, aber ein Mittelschüler, der mindestens Algebra lernt und sich wohl fühlt, mit Variablen zu arbeiten, sollte in der Lage sein, die Berechnungen durchzuführen. Die Zubereitung des Eises dauert etwa 30 bis 45 Minuten.

Um Eis zu bekommen, musst du das Sahne-Milch-Zucker-Gebräu im Wesentlichen kalt genug machen, um in einen festen Zustand zu gefrieren. Viele Rezepte verlangen, dass die Eismischung in Eiswürfeln mit Salz gekühlt wird. Durch die Zugabe von Salz zu den Eiswürfeln senken Sie die Temperatur, bei der das Wasser gefriert, wodurch die Eiswürfel kälter werden. Dies ist auch bekannt als Gefrierpunkterniedrigung . Das Video unten erklärt, was chemisch passiert, wenn Sie den Gefrierpunkt von Wasser senken.

Materialien

• Zwei Teile Sahne
• Ein Teil Vollmilch
• Zucker und andere Aromen nach Geschmack
• Elektrischer Mixer
• Eine kleine Metallschüssel
• Eine große Metallschüssel (die kleine Schüssel muss bequem hineinpassen)
• Zerstoßenes Eis
• Messbecher und Löffel
• Thermometer Entwickelt für den Einsatz im Wissenschaftslabor
• Verschiedene Salze unterschiedlicher Granulatgröße wie Kochsalz und Steinsalz
• Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Natriumchlorid und/oder Kaliumchlorid (als Eisschmelze im Baumarkt erhältlich)
• Stoppuhr oder Timer

Verfahren

1. Sahne, Milch, Zucker und Aromen in der kleinen Metallschüssel verrühren.
2. Stellen Sie die kleinere Schüssel in die größere Schüssel und geben Sie dann Eis in die größere Schüssel. Die kleine Schüssel sollte von Eis umgeben sein.
3. Gießen Sie vorsichtig eine halbe Tasse bis eine Tasse Speisesalz in die größere Schüssel mit dem Eis. Die genaue Menge hängt davon ab, wie groß Ihre Schüssel ist, aber die Idee ist, dass Sie zumindest die Oberseite des Eises mit Salz bedecken möchten.
4. Notieren Sie Ihre Anfangstemperatur.
5. Starten Sie Ihren Timer.
6. Beginnen Sie mit dem elektrischen Mixer, um die Eiszutaten zu rühren. Passen Sie auf, dass Sie nicht zu viel schlagen, sonst haben Sie Schlagsahne, bevor sich das Eis bilden kann.
7. Nehmen Sie Temperaturmessungen in Intervallen von einer Minute vor.
8. Hören Sie auf, wenn Sie Eis haben, das die Konsistenz von Softeis hat.
9. Wiederholen Sie den Versuch mit Steinsalz. Wenn Sie Zeit haben, können Sie das Experiment mit der Salzsorte wiederholen, die im Winter auf einer Zufahrt verwendet wird. Essen Sie jedoch aus Sicherheitsgründen kein Eis, das Sie mit Eisschmelze herstellen.

Zu berücksichtigende Fragen

1. Welche Salzsorte lieferte am schnellsten Eis?
2. Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Größe der Salzkörner und wie schnell das Eis erstarrt?
3. Macht die Salzmenge, die Sie hinzufügen, einen Unterschied, wie schnell das Eis hergestellt wird oder wie niedrig die Temperatur wird?
4. Wie kalt muss das Eis sein, um das perfekte Eis zu erhalten?

Berechnungen der Gefrierpunktserniedrigung

Die Formel für die Gefrierpunktserniedrigung lautet wie folgt.

Berechnen Sie, wie viel Salz (der gelöste Stoff) benötigt wird, um den Gefrierpunkt von Wasser (dem Lösungsmittel) von 0 °C auf -20 °C zu senken.

Berechnen Sie, wie viele Gramm Salz benötigt werden, um für 250 g Eis eine Gefrierpunktserniedrigung von -20 °C zu erzeugen.

Wenn Sie dieselben Berechnungen mit einer anderen Menge Eis oder verschiedenen Salzsorten anstelle von NaCl durchführen möchten, können Ihnen die folgenden Ressourcen helfen, die richtigen Zahlen zu finden:

• Van't Hoff-Faktor - Dieses Video führt Sie durch den Prozess der Ermittlung des Van't Hoff-Faktors für jede Verbindung.
• Molekulargewicht - Diese Seite mit einem Video erklärt, wie man das Molekulargewicht einer Verbindung findet.

Eiscreme mit hausgemachtem Trockeneis

Es ist klar, dass Sie zur Herstellung von Eiscreme es in etwas wirklich Kaltes geben müssen, um die Sahne-Zucker-Mischung in etwas Festes zu verwandeln. Während die meisten Rezepte Salz und Eis erfordern, können die wirklich Abenteuerlustigen versuchen, Eis mit hausgemachtem Trockeneis zuzubereiten. Trockeneis ist eigentlich gefrorenes Kohlendioxid. Während Sie Ihre Salz-Eis-Kombination auf etwa -20°C bringen können, liegt Trockeneis bei etwa -78,5°C. Die kälteren Temperaturen helfen Ihnen, Ihr Eis viel schneller zu machen!

Da Sie mit Trockeneis arbeiten, ist dieses Experiment für Gymnasiasten gedacht. Alternativ kann ein Erwachsener die Demonstration für jüngere Schüler durchführen. Obwohl die Zeit variieren kann, dauert die Durchführung dieses Experiments etwa 20 bis 30 Minuten.

Materialien

• Kohlendioxid-Feuerlöscher
• Stoffsack (Sie können einen Kissenbezug, eine Socke oder ähnliches verwenden)
• Klebeband oder starkes Isolierband
• Große Metallschüssel
• Kleine Metallschüssel oder Metalldose, die einen elektrischen Mixer aufnehmen kann und in die größere Metallschüssel passt
• Rührgerät
• Zwei Teile Sahne
• Ein Teil Milch
• Zucker oder andere Aromen nach Geschmack
• Schutzbrille und Arbeitshandschuhe

Verfahren

1. Sahne, Milch, Zucker und Aroma in der kleinen Metallschüssel verrühren.
2. Kleben Sie Ihren Stoffsack über die Düse Ihres Feuerlöschers. An diesem Punkt sollten Sie Ihre Arbeitshandschuhe und Schutzbrille tragen.
3. Lassen Sie das gesamte Kohlendioxid in den Sack. Das ist eigentlich Trockeneis!
4. Fügen Sie das Trockeneis in die große Schüssel hinzu und schmiegen Sie die kleinere Schüssel in das Trockeneis und beginnen Sie, Ihr Eis zu mischen, bis es die Softeisstufe erreicht.

Wichtige Sicherheitsvorkehrungen

Achten Sie darauf, dass kein Trockeneis in das Eis gelangt. Wenn dies der Fall ist, können Sie immer noch das Trockeneis-Experiment durchführen, aber das Eis nicht essen. Außerdem sollten Sie das Trockeneis nicht mit bloßen Händen berühren. Verwenden Sie immer Handschuhe oder Sie können auch eine Zange verwenden.

Eiscreme-Spaß

Eis ist wie das perfekteChemieexperimentdarauf warten, dass es passiert. Egal, ob Sie einfach nur Eis herstellen, es zu etwas anderem hinzufügen oder das perfekte Rezept und die perfekten Zusatzstoffe testen möchten, die Möglichkeiten sind nahezu endlos. Stellen Sie sicher, dass Sie ein Logbuch führen und denken Sie daran, Ihr Eis nicht zu essen, wenn irgendwelche Chemikalien in Ihr Experiment gelangen.