Progetti di scienza del gelato

Cosa c'è di meglio di un divertente esperimento scientifico? Uno che si mescola al gelato! Il gelato è gustoso, ma lo sapevi che ha anche tutti i tipi di potenziale per l'apprendimento delle scienze? Dal super raffreddamento alla chimica, c'è molta scienza in cima a quel cono.

Bolle galleggianti di birra alla radice

Non c'è scusa migliore per avere un galleggiante di birra alla radice che in nome della scienza. Quella tazza di schiumosa bontà contiene una miriade di opportunità scientifiche che aspettano di essere scoperte. Se ti sei mai chiesto perché un galleggiante di birra alla radice ha così tante bolle e cosa potresti fare per cambiarlo, questo esperimento è per te! È adatto a studenti di età elementare e impiegherà da 30 minuti a un'ora se segui una o più variazioni. (Nota: misurare il volume per spostamento è appropriato per gli studenti che frequentano almeno la scuola media.)

• Esperimenti di ghiaccio secco
• Esperimento sulla pianta di piselli di Gregor Mendel
• Esperimenti di tensione superficiale per bambini

Materiali

• Vetro trasparente
• birra alla radice
• Gelato alla vaniglia con e senza zucchero
• Un misurino per i solidi e un misurino per i liquidi
• Metro a nastro (suggerimento: per i bambini più piccoli, prendi nastro adesivo che ha un righello su di esso, quindi fissa il lato del bicchiere o della tazza prima di iniziare l'esperimento.)

Procedura di base

La seguente procedura è per i giovani studenti che possono misurare con un metro a nastro, ma non possono fare i conti per calcolare il volume delle sostanze.

1. Misura una tazza di gelato in un misurino. Aggiungere la coppetta di gelato al bicchiere trasparente.
2. Misura una tazza di birra alla radice in un misurino. Alla fine dell'esperimento, vorrai vedere quanta root beer sei riuscito ad aggiungere al gelato.
3. Aggiungere lentamente la birra alla radice al gelato. Vuoi misurare la quantità di schiuma prodotta, ma non vuoi che la schiuma superi la parte superiore del bicchiere.
4. Quando hai aggiunto più root beer possibile senza che la schiuma arrivi in ​​superficie, misura il bicchiere.
   1. Quanta schiuma c'è? (Utilizzare il metro a nastro per misurare.)
   2. Quanta birra alla radice potresti aggiungere? (Sottrarre quanto c'è nel misurino da quello con cui hai iniziato. Questo è quanto hai aggiunto.)

Cosa sta succedendo?

Tutti sanno che le bolle nella birra alla radice sono bolle di anidride carbonica. Tuttavia, vi siete mai chiesti cosa sta succedendo per rendere la schiuma che... schiumosa?

Soluzioni supersature : La Root Beer (e tutte le bevande gassate del resto) è sovrasatura di anidride carbonica. Supersaturo è il modo scientifico per dire che c'è più soluto (in questo caso anidride carbonica) di quanto la soluzione (in questo caso il liquido della birra di radice) possa contenere. Le soluzioni supersature sono descritte come 'instabili'. Ciò significa che cercano di rilasciare i loro soluti il ​​prima possibile, ed è per questo che si sente il sibilo del gas che fuoriesce e si vedono le bolle che iniziano a formarsi quando si apre una bottiglia di bevanda gassata. Siti di nucleazione : Quando aggiungi la birra alla radice al gelato, stai essenzialmente facendo uscire le bolle di anidride carbonica dalla birra alla radice. Tuttavia, non è l'unico posto da cui provengono le tue bolle schiumose. Anche il gelato contiene aria. Quelle bolle d'aria nel tuo gelato forniscono siti di nucleazione che permettono alle bolle di anidride carbonica di formarsi e crescere. Tensione superficiale : Hai mai notato che alcune delle bolle in un galleggiante di birra alla radice diventano davvero grandi? Questo perché alcuni ingredienti nel gelato abbassano la tensione superficiale della soda in modo che le bolle di gas possano espandersi, mentre altri ingredienti intrappolano le bolle e le lasciano sospese nella tua bevanda schiumosa. È molto simile al modo in cui le proteine ​​intrappolano la schiuma del mare nell'oceano.

Variazioni

Fare i galleggianti della birra alla radice non è solo un gioco da ragazzi. Se vuoi divertirti di più con il tuo cibo, prova queste varianti che vanno da relativamente facili a più difficili.

Cambia la procedura : Invece di aggiungere il gelato e poi la birra alla radice, aggiungere prima la birra alla radice e poi il gelato. Cambia affatto la reazione? L'effetto dei tuoi ingredienti: Prova il tuo esperimento un altro paio di volte, ma usa una marca di gelato con più zucchero questa volta e poi una marca di gelato con meno zucchero per la prossima. Quale produce più schiuma misurata dal tuo metro a nastro? Cosa succede quando si utilizzano dolcetti surgelati con meno aria come il gelato o il sorbetto senza latte? Assicurati di utilizzare la stessa quantità di trattamento congelato per ogni esperimento per ottenere risultati più affidabili.

Misurazione del volume

Il modo più semplice per calcolare il volume della schiuma prodotta è fare l'esperimento in bicchieri scientifici che hanno il volume segnato sul lato. Tuttavia, se ti senti particolarmente matematico e non hai accesso a un bicchiere di scienza, c'è un modo per calcolare il volume della tua schiuma usando un po' di matematica e un ragionamento deduttivo.

1. Guarda sulla confezione per vedere quante once di liquido contiene la tua tazza. Questo è il volume totale quando la tazza è completamente piena.
2. Successivamente, misurerai il volume di una tazza di gelato usando il metodo di spostamento. L'idea del metodo di spostamento è semplice. Se riesci a riempire il volume della tua tazza con 10 once d'acqua, quanta acqua puoi versare nella tua tazza dopo aver aggiunto una pallina di gelato? Quella risposta è il volume del tuo gelato.
   1. Dovresti già sapere quante once d'acqua contiene la tua tazza. (Usa l'acqua poiché non reagirà con il gelato.)
   2. Aggiungi una pallina di gelato alla tua tazza. Non è necessario misurarlo in anticipo.
   3. Usando un altro misurino, aggiungere acqua alla tazza con il gelato fino a riempirla completamente. (Assicurati di tenere traccia di quante once fluide stai usando.)
   4. Sottrai il totale delle once fluide che hai aggiunto dalle once fluide totali che la tua tazza può contenere. Ad esempio, se la tua tazza può contenere 10 once di liquido e sei stato in grado di versare otto once di liquido nella tazza, il tuo gelato avrà un volume di due once di liquido.

Gelato alla depressione del punto di congelamento

La depressione del punto di congelamento sembra complicata, ma uno studente di scuola media che sta studiando almeno Algebra ed è a suo agio a lavorare con le variabili dovrebbe essere in grado di fare i calcoli. La preparazione del gelato richiede dai 30 ai 45 minuti.

In sostanza, per ottenere il gelato, devi rendere la miscela di panna-latte-zucchero abbastanza fredda da congelarla allo stato solido. Molte ricette richiedono che la miscela di gelato venga raffreddata in cubetti di ghiaccio con aggiunta di sale. Aggiungendo sale ai cubetti di ghiaccio, si abbassa la temperatura alla quale l'acqua si congela, rendendo così i cubetti di ghiaccio più freddi. Questo è anche noto come depressione del punto di congelamento . Il video qui sotto spiega cosa succede chimicamente quando si abbassa il punto di congelamento dell'acqua.

Materiali

• Crema in due parti
• Una parte di latte intero
• Zucchero e altri aromi a piacere
• Mixer elettrico
• Una piccola ciotola di metallo
• Una grande ciotola di metallo (la ciotola piccola deve stare comodamente all'interno)
• ghiaccio tritato
• Misurini e cucchiai
• Termometro progettato per l'uso in laboratorio di scienze
• Vari sali di granuli di diverse dimensioni come sale da cucina e salgemma
• Cloruro di calcio, cloruro di magnesio, cloruro di sodio e/o cloruro di potassio (disponibile nei negozi di ferramenta come ghiaccio sciolto)
• Cronometro o timer

Procedura

1. Mescolare la panna, il latte, lo zucchero e gli aromi nella piccola ciotola di metallo.
2. Metti la ciotola più piccola all'interno della ciotola più grande e poi aggiungi il ghiaccio nella ciotola più grande. La piccola ciotola dovrebbe essere circondata da ghiaccio.
3. Versare con cautela una mezza tazza in una tazza di sale da cucina nella ciotola più grande con il ghiaccio. La quantità esatta dipende da quanto è grande la tua ciotola, ma l'idea è che vuoi almeno coprire la parte superiore del ghiaccio con il sale.
4. Prendi nota della tua temperatura iniziale.
5. Avvia il tuo timer.
6. Iniziare a utilizzare lo sbattitore elettrico per mescolare gli ingredienti del gelato. Fate attenzione a non sbattere troppo o avrete la panna montata prima che il gelato abbia la possibilità di formarsi.
7. Effettuare misurazioni della temperatura a intervalli di un minuto.
8. Fermati quando hai un gelato che è la consistenza del servizio morbido.
9. Ripeti l'esperimento con il salgemma. Se hai tempo, puoi ripetere l'esperimento con il tipo di sale che viene utilizzato su un vialetto durante l'inverno. Tuttavia, per motivi di sicurezza, non mangiare il gelato che hai preparato usando il ghiaccio sciolto.

Domande da considerare

1. Quale tipo di sale ha prodotto il gelato più velocemente?
2. Esiste una relazione tra la dimensione dei granuli di sale e la velocità di solidificazione del gelato?
3. La quantità di sale che aggiungi fa la differenza nella velocità di preparazione del gelato o nell'abbassamento della temperatura?
4. Quanto deve essere freddo il ghiaccio per ottenere il gelato perfetto?

Calcoli della depressione del punto di congelamento

La formula per la depressione del punto di congelamento è la seguente.

Calcola quanto sale (il soluto) è necessario per diminuire il punto di congelamento dell'acqua (il solvente) da 0˚C a -20˚C.

Calcola quanti grammi di sale sono necessari per creare una depressione del punto di congelamento di -20˚C per 250 g di ghiaccio.

Se desideri eseguire gli stessi calcoli utilizzando una quantità diversa di ghiaccio o diversi tipi di sale anziché solo NaCl, le seguenti risorse possono aiutarti a trovare i numeri giusti da utilizzare:

• Van't Fattore Hoff - Questo video ti guida attraverso il processo di ricerca del fattore Van't Hoff per qualsiasi composto.
• Peso molecolare - Questa pagina con un video spiega come trovare il peso molecolare di qualsiasi composto.

Gelato Con Ghiaccio Secco Fatto In Casa

È chiaro che per fare il gelato, devi metterlo in qualcosa di veramente freddo per cambiare la miscela di panna e zucchero in qualcosa di solido. Mentre la maggior parte delle ricette richiede sale e ghiaccio, i veri avventurosi possono provare a fare il gelato con ghiaccio secco fatto in casa. Ghiaccio secco è in realtà anidride carbonica congelata. Mentre puoi ottenere la combinazione di sale e ghiaccio per raggiungere circa -20°C, il ghiaccio secco è di circa -78,5°C. Le temperature più fredde ti aiuteranno a preparare il tuo gelato molto più velocemente!

Dato che stai lavorando con il ghiaccio secco, questo esperimento è per gli studenti delle scuole superiori. In alternativa, un adulto può fare la dimostrazione per gli studenti più giovani. Sebbene il tempo possa variare, l'esecuzione di questo esperimento richiede dai 20 ai 30 minuti.

Materiali

• Estintore ad anidride carbonica
• Sacco di stoffa (puoi usare una federa, un calzino o qualcosa di simile)
• Nastro adesivo o nastro isolante resistente
• Grande ciotola di metallo
• Piccola ciotola di metallo o lattina di metallo che può ospitare un miscelatore elettrico e adattarsi alla ciotola di metallo più grande
• Mixer
• Crema in due parti
• Una parte di latte
• Zucchero o altri aromi a piacere
• Occhiali di sicurezza e guanti da lavoro

Procedura

1. Mescolare la panna, il latte, lo zucchero e l'aroma nella piccola ciotola di metallo.
2. Nastro il tuo sacco di stoffa sopra l'ugello del tuo estintore. A questo punto, ti consigliamo di iniziare a indossare guanti e occhiali da lavoro.
3. Rilasciare tutta l'anidride carbonica nel sacco. Questo è in realtà ghiaccio secco!
4. Aggiungi il ghiaccio secco nella ciotola grande e infila la ciotola più piccola all'interno del ghiaccio secco e inizia a mescolare il gelato fino a raggiungere la fase di servizio morbido.

Importanti precauzioni di sicurezza

Assicurati che il ghiaccio secco non entri nel gelato. Se lo fa, puoi ancora fare l'esperimento del ghiaccio secco, ma non mangiare il gelato. Inoltre, non dovresti toccare il ghiaccio secco a mani nude. Usa sempre i guanti, oppure puoi anche usare le pinze.

Divertimento con il gelato

Il gelato è come il perfettoesperimento di chimicain attesa di accadere. Sia che tu voglia solo fare il gelato, aggiungerlo a qualcos'altro o lavorare per testare la ricetta e gli additivi perfetti, le opportunità sono quasi infinite. Assicurati di tenere un diario di bordo e ricorda di non mangiare il gelato se una qualsiasi delle sostanze chimiche entra nel tuo esperimento.