Concepte cheie
Știința alimentelor
Chimie
Congelare
Faze ale materiei
Soluții
Introducere
Ați făcut vreodată înghețată de casă? Poate fi foarte distractiv, iar la final veți obține un deliciu înghețat gustos! De fapt, este nevoie de multă chimie interesantă pentru a face înghețată. De exemplu, gândiți-vă la modul în care începeți cu ingrediente refrigerate (sau chiar la temperatura camerei) și apoi trebuie să le răciți pentru a le transforma în înghețată. Cum se schimbă ingredientele în timpul acestui proces? Cât de important credeți că este ca acestea să fie răcite până la o anumită temperatură? În această activitate științifică veți face propria înghețată (într-o pungă!) și veți explora cel mai bun mod de a răci ingredientele pentru a le transforma într-o recompensă delicioasă!
Context
Pentru a face înghețată, ingredientele – de obicei lapte (sau jumătate și jumătate), zahăr și extract de vanilie – trebuie să fie răcite. O modalitate de a face acest lucru este folosirea sării. Dacă locuiți într-un climat rece, este posibil să fi văzut camioane care împrăștie sare și nisip pe străzi în timpul iernii, pentru a preveni ca drumurile să devină alunecoase după zăpadă sau gheață. De ce se întâmplă acest lucru? Sarea scade temperatura la care îngheață apa, astfel încât, cu ajutorul sării, gheața se va topi chiar și atunci când temperatura este sub punctul normal de îngheț al apei.
Tehnic, temperatura pe care o scade sarea se numește punct de îngheț. Atunci când un punct de îngheț este coborât, cum ar fi prin adăugarea de sare în apă, procesul se numește depresiune a punctului de îngheț. După cum vom vedea în această activitate, depresiunea punctului de îngheț nu este specifică doar soluțiilor formate din apă și sare; se întâmplă și cu alte soluții. (O soluție se obține atunci când o substanță, cum ar fi sarea, este dizolvată și devine un solut. Mediul în care este dizolvată este un solvent – de obicei, un lichid, cum ar fi apa.)
Materiale
- Locuri de măsurat
- Cupa de măsurat
- Sugar
- Jumătate și jumătate (Alternativ, se poate folosi lapte sau frișcă tare.)
- Extract de vanilie
- Sare (Diferite tipuri de săruri, cum ar fi sarea de masă sau sarea grunjoasă, ar trebui să funcționeze, dar pot da rezultate ușor diferite.)
- Două pungi mici, sigilabile, cum ar fi Ziploc-uri de mărimea unei pungulițe sau de mărimea unui sandviș
- Două pungi sigilabile de mărimea unui galon
- Opt cești de cuburi de gheață
- Mănuși de cuptor sau un prosop mic
- Temporizator sau ceas
Preparare
- În fiecare pungă mică, puneți o lingură de zahăr, o jumătate de ceașcă de jumătate și jumătate (sau lapte sau frișcă groasă) și un sfert de linguriță de extract de vanilie. Închideți fiecare pungă după ce ați adăugat ingredientele. Păstrați pungile în frigider până când sunteți gata să continuați cu procedura.
Procedură
- Adaugați patru căni de cuburi de gheață în una dintre pungile mari, de mărimea unui galon. Apoi adăugați o jumătate de cană de sare în pungă. Ce credeți că va face sarea?
- Puneți unul dintre pungile mici pe care le-ați pregătit în punga mare cu cuburi de gheață. Asigurați-vă că ambele pungi sunt închise ermetic.
- Puneți-vă mănuși de cuptor sau înfășurați punga într-un prosop mic și apoi agitați punga timp de cinci minute. Pipăiți punga mai mică la fiecare două minute în timp ce o scuturați și aruncați o privire la ea. Ce se întâmplă cu ingredientele în timp? Când au trecut cele cinci minute, cum arată ingredientele? Dar cuburile de gheață – cum se schimbă în timp și cum arată la sfârșit?
- Acum adăugați patru căni de cuburi de gheață în cealaltă pungă mare, de mărimea unui galon, dar de data aceasta nu adăugați sare în ea. Ce credeți că se va întâmpla fără a folosi sarea?
- Puneți cealaltă pungă mică pe care ați pregătit-o în această pungă mare. Asigurați-vă că ambele pungi sunt sigilate.
- Puneți-vă mănuși de cuptor sau înfășurați punga într-un prosop mic și apoi agitați punga timp de cinci minute, așa cum ați făcut înainte. Din nou, pipăiți punga mai mică la fiecare două minute în timp ce o scuturați, și aruncați o privire la ea. Ce se întâmplă acum cu ingredientele în timp? Când au trecut cele cinci minute, cum arată acum în comparație cu ultima dată? Dar cuburile de gheață – s-au schimbat în același mod?
- Puteți compara, de asemenea, cât de reci se simt diferitele pungi de cuburi de gheață. Se simte unul mult mai rece decât celălalt?
- Dacă ați reușit să faceți cu succes niște înghețată, o puteți savura acum ca o recompensă gustoasă pentru provocarea voastră de chimie! Dacă ingredientele din unul dintre pungile dvs. nu au devenit înghețată, consultați extrasele de mai jos pentru sfaturi despre cum să le transformați în înghețată.
- Extra: Dacă unul dintre pungile dvs. nu s-a transformat în înghețată, încercați să-l puneți din nou în interiorul pungii mari care avea cuburi de gheață și sare și apoi agitați-l timp de cinci minute. S-a transformat în înghețată? De ce credeți că ați obținut rezultatele pe care le-ați obținut?
- Extra: În loc de jumătate și jumătate, ați putea folosi lapte sau frișcă groasă pentru a face înghețată în această activitate. Cum se compară prepararea înghețatei cu jumătate și jumătate cu folosirea laptelui sau a frișcii grele?
- Extra: Puteți face înghețată în această activitate folosind diferite tipuri de săruri, dar este posibil să obțineți rezultate diferite. Cum se compară înghețata făcută într-o pungă cu sare de masă cu înghețata făcută cu sare gemă sau cu un alt tip de sare? Puteți explica rezultatele obținute?
Observații și rezultate
Ingredientele care au fost agitate în punga mare cu cuburi de gheață și sare s-au transformat în înghețată, în timp ce ingredientele care au fost agitate doar cu cuburi de gheață (și fără sare) au rămas fluide și nu s-au întărit în înghețată?
Ar fi trebuit să observați că cuburile de gheață din punga mare cu sare s-au topit mult mai mult și s-au simțit mult mai reci decât cuburile de gheață din punga mare fără sare. Deoarece a fost suficient de rece (câteva grade sub zero grade), punga de cuburi de gheață cu sare ar fi trebuit să poată răci ingredientele suficient pentru a le întări și a le transforma în înghețată, în timp ce punga de cuburi de gheață fără sare nu a fost suficient de rece pentru a face acest lucru, lăsând ingredientele fluide. (Dacă ați pus din nou ingredientele fluide în punga cu cuburi de gheață și sare și le-ați scuturat timp de aproximativ cinci minute, ingredientele ar fi trebuit să se răcească suficient pentru a se transforma în înghețată!)
Dacă ați făcut vreodată înghețată cu o mașină de modă veche cu manivelă manuală, probabil că ați împachetat un amestec de gheață și sare gemă în jurul recipientului care conținea crema. Combinația de gheață și sare devine mai rece decât gheața pură de apă și poate îngheța ingredientele din mașina de înghețată (și din pungile pe care le-ați folosit în această activitate), transformându-le în înghețată. (Acesta este același proces care are loc atunci când pe drumurile înghețate se împrăștie sare pentru a topi gheața, menținând drumurile mai puțin alunecoase la temperaturi mai scăzute). Deși apa pură îngheață la 0 grade Celsius (32 de grade Fahrenheit), apa amestecată cu sare va îngheța doar la temperaturi mai scăzute, sub 0 grade C.
Curățarea
Dacă nu ați făcut-o deja, vă puteți bucura acum de gustosul dvs. tratament de înghețată sau îl puteți păstra în congelator pentru mai târziu.
Mai multe de explorat
Elevația punctului de fierbere și depresia punctului de congelare, de la Universitatea de Stat din Iowa
Faceți înghețată într-o pungă, de la About.com Chemistry
Activități științifice distractive pentru dumneavoastră și familia dumneavoastră, de la Science Buddies
Chemistry of Ice Cream-Making: Scăderea punctului de îngheț al apei, de la Science Buddies
Această activitate vă este oferită în parteneriat cu Science Buddies
.