2013年2月28日

科學玩具-物性-冰凍史萊姆


如何把史萊姆的水分快速去除?我想這是很多人想過的問題,但是偏偏它又把水分鎖在裡面,就好像通關一樣需要排隊,一道閘門一次驗證一個旅客,符合之後才可以出入境,所以讓水分離開史萊姆的這個過程是緩慢的。如果PVA都已經這樣了,那其他吸水性能更高的高分子聚合物也更難以把水分釋出。

加了飽和硼砂水溶液的史萊姆呈現弱鹼性,怎麼知道?其實加了廣用試液就是很方便的方法,只要一兩滴就可以產生變色的效果,所以我也把它歸類為變色史萊姆系列的範疇。只不過氧化史萊姆是鐵粉在裡面產生氧化的化學反應,而這次要介紹的這一款是物理變化的史萊姆。
哎呀~這一坨是什麼?冰塊也沒那麼雪白呀,而且它比冰塊來得堅硬呢
所以一定是含有其他溶質在裡面

我把做好的史萊姆放到冰箱冷凍庫裡面,在不是水深就是火熱的理化老師腦袋中,這只是習慣上的做法,因為在製作的過程中,攪拌和揉合的動作都會使外來的物質一併混入內部合為一體,所以不單是PVA、硼砂、廣用試液以及水這麼單純,還有微生物、油脂、懸浮微粒及空氣被迫加入。
從冰箱拿出來時,雪白的模樣會隨時間過去而開始起了變化
可以考慮放在導熱效率高的鋁盤上加速解凍

而且印象中放進冷凍庫的時候並不是這個顏色和模樣,剛做好時因為廣用試液的關係而呈現淡藍色,但是冷凍之後卻成為白色,期間所發生的並非化學變化,而是道道地地的物理變化,而且跟光學中的散射有關。
可以比對一下這些照片的不同,白色消退而藍色的部分逐漸呈現
而且硬度變小之際,沒有維持住原本形狀的癱軟讓整體截面積逐漸增加

不止變藍,而且還透明了起來,逐漸回復到剛製作完的樣子
隱隱約約可以發現「有些東西」在裡面

光學在國中階段提到了色散這個概念,牛頓提出白光是由不同波長的光所混加疊合而成,並且可以讓這些分散出來的光再透過三稜鏡組合成白光。但這裡所要提到的是「散射」這個名詞,它和色散是不同的,所以不能搞混。

因為可見光在不同的介質當中除了反射、穿透、吸收以外還會散射,當介質粒子大小跟入射光的波長差不多時,不同尺寸的粒子會吸收不同範圍波長的光線,並反射、散射其他的光線。但是如果介質尺寸夠大,對於可見光中的所有波長都一視同仁的散射,那麼眼睛所看到的介質就會是白色的。那麼史萊姆當中還有什麼東西讓它在冰凍時變成白色的呢?
裡面逐漸浮現出大大小小不同的氣泡,都是一開始就被關在裡面的空氣
所以它不是實心的,應該可以這樣說吧~

有看過碎裂的白色浪花吧?還是回想一下你看過、玩過或製作過的冰塊吧!為什麼有些冰塊看起來是透明的,而家裡製冰盒中常常出現白色的冰塊呢?其實是因為水裡面的氣體溶解量的多寡所造成的。水在降溫結冰時,會一併將氣體冰凍固定在裡面,所以氣體含量高造成裡面的氣泡也就多,各種波長的色光散射更明顯,所以會出現白茫茫的現象。如果想製作透明的冰塊,那在一開始選擇水的時候就要選擇溶質少的,不管是哪一種狀態的溶質,只要越少冰塊就越透明。
史萊姆的常溫狀態就像這樣子,裡面含有大小不一的氣泡
除了各種氣體分子被包含在裡面外,也不要忘了水蒸氣的存在

液態水會吸收少量的光線,讓幾近全部的光線直接穿透過去,那是因為水分子過小的關係,沒有光線散射到我們的眼睛裡,所以水看起來是透明的。但如果結成冰,不規則排列的冰晶容易反射光線,若氣體溶質也加入幫忙,這淌混水就會顯得不單純。

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