这些糖溶解后为什么会变成色彩分明的彩条?

这是什么原理,为什么不原地融化或向外扩散?

并且大家注意图片三点钟方向,倒水时水已经撒到圆圈外面了,颜色竟然一点也不往外扩

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13个答案
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我自己也做了一下。基本上,可以做出网上视频里常见的现象,做出色彩分明的彩条是没有问题的。不过就是没那么快,我做的差不多冷水需要2分钟时间,热水虽然时间短一点,但也真没短多少。由此看来动图是加速的(要我做动图我也得加速……而且得玩儿命抽帧)另外也不能完全保证彩条非常整齐。

下面是一个毫无疑问是加速了的动图(实际用时约2min):

大盘子(基本上是平的):

彩条都挤在一起,这个和微博上的动图不太一样,不确定是不是用水量的问题(或者说盘子不平之类的问题)。从实际做的效果以及其他一些视频的效果来看,确实是应该各个方向的扩散都有的。

我觉得实验现象支持我下面提到的密度梯度导致对流的解释,可以看出彩色的部分都是下沉并向外推开的。

(标一下高密度溶液的流向)

(彩色的部分沉在下面)

翻了一下,原始出处是这里:https://www.instagram.com/p/BI6vFcBATrG/

事实上,在英文互联网上类似的儿童实验并不少见,有的复杂些,有的简单些,但现象比较类似,所以我倾向于认为这个现象是真的。

那为什么颜色混在一起,而且往中间走呢?

很多地方其实都没有给出解释(哄小孩玩的就不解释了吗喂),我看到的解释里面,我觉得比较合理的是:这不是扩散本身的作用,而是密度梯度造成的对流。

也就是说,在糖放到水里面的时候,一开始的溶解扩散并没有明显的方向性,周围都会溶解了糖,而且这里所用的食品色素因为水溶性不错,所以也都会溶出。但是,单纯的扩散没那么快,所以在糖果的附近,水会形成比较高浓度的糖水溶液,导致密度增加。

围绕糖果周围的高浓度糖水不会静止在原地,而会“下落”,并向外扩散。这个平缓的对流也会带动着溶在糖水里的色素往中间走。其实如果没有阻拦的话,往各个方向的延伸应该都是对等的,只不过这里是在别的方向上都受到了阻碍,只有向中心的方向能够比较不受阻碍地延伸下去。

如果说彩条纯粹是由分子扩散导致的,那么颜色不混在一起确实不科学,但如果彩条是因为液体流动导致的就不一样了,这个实际流动没有多快,平缓的层流的时候,各部分液体本来就不容易混在一起,而且横向彩条挤在一起之后应该也没有什么明显的密度梯度。而依靠扩散把颜色混合均匀的速度要更慢。

如果你觉得这个很好看的话,我想给你们看下这些东西全混在一起的样子:

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Topp天文研究生,摄影爱好者

2016-08-17 19:31

Photoshop的吧

各个颜色之间为什么不扩散,界限这么分明。

如果是化学反应,为什么没有向外面扩散的。

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看完@窗敲雨 的答案后,去超市买晚饭一进门就看见M&M,算神启吧,于是我就果断买了一瓶+一次性碟子回来实验。

第一次非常失败,没想到桌子不平且糖豆待不住(应该买彩虹糖的),不过还是有一些结果的:

1.动图里倒水之后是快放,实际没那么快。(其实看后面的手能看出来)

2.动图由于画质下降显得颜色均匀,实际颜色没那么均匀

3.可以形成明显分界

4.重力影响挺大的,题图那个动图可能中间低一点。

第二次上脚架用90微拍,不过好多细节没拍到,而且忘记关空调,影响还是不小的。图省事做了个动图,其实单贞间隔是不同的。

第三次换50mm拍,约10秒1张,手动计时,拍了5分钟,不过不是先放糖豆再倒水,而是把糖豆放到水里效果图:

下次考虑用彩虹糖,然后想想怎么把桌面弄平……

PS:所有实验道具能吃的均被吃掉,没有浪费。


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这个简单

就是高浓度往低浓度扩散

彩条不相溶是时间问题

不过让我想起了这个

(这个和上面那个不是一回事)

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猫里求斯闪电侠的跟班儿

2016-08-18 00:27

这是在盘子上面做的,盘子中间稍有凹陷,所以中间的水比周围的深一点,体积也大一些,当带有颜色的颗粒溶解到水里,溶液中同时存在浓度高的地方和浓度低的地方,颗粒会向浓度低的地方移动,以完成整个容液浓度变均匀的趋势,所以有色颗粒向中间移动。因为这几颗糖的甜度差不多,所以溶解速率也差不多,所以产生的溶液浓度也相似,所以不同颜色之间没有特别明显的混合,所以颜色条带保持均匀。

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支持者: Doll_玩偶 Dirac1902

盘子就不是平的,中间凹陷。3点方向一开始倒出去了,但因为盘子形状,水又恢复到中间凹陷处,恢复圆形。

如果是一个完全平直的盘子,想在上面倒一个如动图中的圆形水迹.........这么大大咧咧用杯子直接倒是很困难的。更何况还要让所有豆子位于水迹边缘,且不随水冲走。

剩下就是浓度差了。

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Doll_玩偶基础医学本科生、科学控、生物爱好者

2016-08-24 15:43
支持者: Dirac1902 山神2012

感觉明显那个盘子是凹的

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支持者: 清尘静默

一个猜想,不一定对:

糖是亲水的,又是固体,在表面张力的作用下,会抑制水往外漫。于是糖圈内的液面高于糖圈外。颜色颗粒密度应该比水小,所以自然扩散的时候会往压面高的地方去,也就是糖圈内测。这个实验要这么明显,糖的材质、颜色颗粒的材质、糖的拜访密度、糖圈的大小、下面那张纸的材质应该都是刻意选择的。并且,那个前文一直以“水”描述的液体,不一定是水。

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如果课桌下面有个洞。洞正好在那张纸中间。那张纸渗水速度刚好合适的话?

好吧,我瞎猜的。

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神秘的东东资不深结构工程师

2016-08-19 17:27

扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象,速率与物质的浓度梯度成正比。扩散是由于分子热运动而产生的质量迁移现象,主要是由于密度差引起的。分子热运动目前认为在绝对零度不会发生。扩散现象等大量事实表明,一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。

弄懂了扩散现象,这个实验就很容易理解了。

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我不认为浓度差驱动下的扩散是主要动因,我觉得主要是溶解出来的部分密度比水大,然后在重力驱动下流向中心低谷。

所以我认为盘子中心微微凹陷是很重要的,平底盘子重复不出那么快的流动速度可能就是这个原因。

事实上原始gif里有各种迹象表明盘子确实是中心凹陷的。

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我觉得动图里倒的不是水,可能酒精之类的有机溶剂

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原因 一 盘子不平 所以溶解的颜色往中间流

原因二 盘子是平的 水的张力与周围的糖作用 造成了水面不平 颜色往中间流

颜色不融合在一起因为不同色素的分子与密度是不同的 不能快速融合在一起 需要时间

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