熔岩怪 有趣科學短片

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tatkongau
白矮星
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熔岩怪 有趣科學短片

文章 tatkongau » 週四 14 4月, 2016 23:18

落雨天最岩整下科學實驗!

今次整左個梳打粉加糖的燃燒實驗,製作過程幾有趣的,在此分享一下!

https://youtu.be/uYq0hh8EiVE

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鄧登凳
夸克星
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文章 鄧登凳 » 週五 15 4月, 2016 00:20

我估計是疏打粉(碳酸氢钠 NaHCO3)受熱產生大量二氧化碳和蒸汽(2 NaHCO3 -> Na2CO3 + H2O + CO2) , 基本上二氧化碳和蒸汽阻止了糖的燃燒, 所以糖只是受熱變成了糖漿及表面部份變成焦糖, 那「怪獸」是"打"入了氣泡的焦糖白糖漿形結成的。

在怪獸表面黑色的, 應是在有大量二氧化碳和水蒸汽的環境下, 酒精不完全燃燒(2CH3CH2OH + 3O2 -> 4C + 6H2O)引起的。

可以量一量重量確定上面推估, 每50克糖和疏打粉混合物, 內含10克疏打粉, 那疏打粉受熱的化學反應會以二氧化碳和蒸氣失去約4克, 或重量的8%。如果你的怪獸重量是原本加入的混合物的重量約92%(糖變焦糖失去水分, 大約和來自酒精的碳相抵消), 那就是糖沒有燃燒。

糖燃燒會生成二氧化碳和水, 沒有任何固體餘下。50克混合物中的40克糖, 如果四分一燃燒了, 那會損失10克重量, 即20%, 那即合共會少28%重量。所以量重量可以分辨出糖有沒有燃燒。

如果上面的估計正確, 那以下兩句有誤導:
1. 熔岩怪主要由「碳」組成 (熔岩怪主要是含氣泡的凝固糖漿, 也含有碳酸鈉、焦糖和碳粉)
2. [糖]燃燒後生成...還有黑色的碳 (糖基本上沒有燃燒, 黑色的碳來自酒精不完全燃燒)

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Marantz
紅巨星
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文章 Marantz » 週五 15 4月, 2016 06:19

我個仔睇到嘩嘩聲,“好似怪獸....." [驚] [驚] [驚]

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tatkongau
白矮星
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文章 tatkongau » 週五 15 4月, 2016 06:27

鄧sir 果然博學,小弟似乎要多進修一下化學!

今天回去再試一試,然後再出一個修訂版!

lightning
原恆星
文章: 100
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文章 lightning » 週五 15 4月, 2016 07:42

初初好似出大便,之後好似有條蛇爬出嚟咁,真神奇 :lol: [失魂]

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tatkongau
白矮星
文章: 972
註冊時間: 週三 07 4月, 2004 22:29

文章 tatkongau » 週五 15 4月, 2016 09:45

鄧登凳 寫:我估計是疏打粉(碳酸氢钠 NaHCO3)受熱產生大量二氧化碳和蒸汽(2 NaHCO3 -> Na2CO3 + H2O + CO2) , 基本上二氧化碳和蒸汽阻止了糖的燃燒, 所以糖只是受熱變成了糖漿及表面部份變成焦糖, 那「怪獸」是"打"入了氣泡的焦糖白糖漿形結成的。

在怪獸表面黑色的, 應是在有大量二氧化碳和水蒸汽的環境下, 酒精不完全燃燒(2CH3CH2OH + 3O2 -> 4C + 6H2O)引起的。

可以量一量重量確定上面推估, 每50克糖和疏打粉混合物, 內含10克疏打粉, 那疏打粉受熱的化學反應會以二氧化碳和蒸氣失去約4克, 或重量的8%。如果你的怪獸重量是原本加入的混合物的重量約92%(糖變焦糖失去水分, 大約和來自酒精的碳相抵消), 那就是糖沒有燃燒。

糖燃燒會生成二氧化碳和水, 沒有任何固體餘下。50克混合物中的40克糖, 如果四分一燃燒了, 那會損失10克重量, 即20%, 那即合共會少28%重量。所以量重量可以分辨出糖有沒有燃燒。

如果上面的估計正確, 那以下兩句有誤導:
1. 熔岩怪主要由「碳」組成 (熔岩怪主要是含氣泡的凝固糖漿, 也含有碳酸鈉、焦糖和碳粉)
2. [糖]燃燒後生成...還有黑色的碳 (糖基本上沒有燃燒, 黑色的碳來自酒精不完全燃燒)
鄧Sir,

回校做左個實驗,將糖和疏打粉混合物,不加酒精,用本生燈黃火焰燃燒,發現混合物也有類似的膨脹效果,但因為熱力不是由下而上,導致有部份混合物未能燃燒,所以造不到蛇形效果!

記得小學做過一個實驗:方糖是很難燃燒的,要在其表面沾一些鹽或麵粉(觸媒),才會把方糖燃著。

熔岩怪實驗中,疏打粉是否也可當作"觸媒",而酒精則提供熱力,所以能夠使砂糖燃燒,而部份則轉化成碳呢?
附加檔案
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混合物也有類似的膨脹效果
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IMG_4923.JPG
用本生燈黃火焰燃燒
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鄧登凳
夸克星
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文章 鄧登凳 » 週五 15 4月, 2016 10:48

量一量重量吧 :D

如果有四分之一的糖燃燒了, 重量下降28%, 沒有燃燒過的, 重量下降8%。這個重量水平的分別, 中學實驗室的天平不難分辨吧。

大量二氧化碳下, 本生燈一樣會有不完全燃燒。所以同樣做成表面黑了的現象。

另如果是本生燈不完全燃燒做成碳屑, 黑色只會在表面, 裡面不會有黑色。如果是糖有「不完全燃燒」, 那應發生在內部, 因表面的氧氣水平最高。

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littleming
夸克星
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文章 littleming » 週五 15 4月, 2016 12:35

[Good Job]
好過癮. :D

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tatkongau
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文章 tatkongau » 週五 15 4月, 2016 13:26

鄧登凳 寫:量一量重量吧 :D

如果有四分之一的糖燃燒了, 重量下降28%, 沒有燃燒過的, 重量下降8%。這個重量水平的分別, 中學實驗室的天平不難分辨吧。

大量二氧化碳下, 本生燈一樣會有不完全燃燒。所以同樣做成表面黑了的現象。

另如果是本生燈不完全燃燒做成碳屑, 黑色只會在表面, 裡面不會有黑色。如果是糖有「不完全燃燒」, 那應發生在內部, 因表面的氧氣水平最高。
同樣地以1:4 混合了疏打粉跟砂糖,

取了3.34g 的混合物燃燒,生成的熔岩怪重1.74g 重量下降了47.9%

按推論,糖應該進行了「熱分解」,生成碳和水,

C12H22O11 --> 12C + 11H2O (g)

molar mass 342 -- > 144 + 198 (198 go away by gas)

2 NaHCO3 -> Na2CO3 + H2O(g) + CO2(g)

molar mass 168 -> 106 + 18 + 44 (62 go away by gas)

糖 : 梳打 4 : 1

original molar mass 342 X 4 + 168 = 1536
material go away = 198 X 4 + 62 = 854

% decrease = 55.6%

唔知這樣計可以嗎?
附加檔案
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鄧登凳
夸克星
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文章 鄧登凳 » 週五 15 4月, 2016 14:47

「熱分解」(thermal decomposition)是正確的描述。

變為焦糖其實就是熱分解(小量糖變了碳產生)。

但你的重量分析, 就十分接近全分解了(全分解重量下跌53.7%)。 :P

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鄧登凳
夸克星
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來自: 3rd planet of solar system

文章 鄧登凳 » 週五 15 4月, 2016 17:48

做多一個小測試, 可以知道怪獸是不是主要是碳。

糖、碳酸氫鈉、碳酸鈉都溶於水, 碳不溶於水。先找分別量度一張濾紙和生成的怪獸的重量, 怪獸加入水中打碎, 用濾紙隔出不溶於水的"碳", 用水洗去附著的溶液, 用焗爐弄乾, 再量濾紙加碳的重量, 如果碳的重量代表大部份怪獸的重量, 那怪獸主要是碳就是正確的。

另你量度重量的是用本生燈由上向下加熱產生的? 還是放在有酒精的沙面上產生的? 我估兩者有不同, 在沙面上, 形成了怪獸會被推離熱源, 所以受熱時間短一些, 用本生燈的那些糖無處可「逃」, 所以受熱時間長一些。糖的熱分解是個吸熱反應(endothermic reaction), 不加熱就停止。因此, 兩個不同情況下糖熱分解的程度可能有很大的不同。

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tatkongau
白矮星
文章: 972
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文章 tatkongau » 週五 15 4月, 2016 19:24

我是用酒精於沙面加熱的!

估唔到一個小實驗,背後可以有這麼多原理,知識長進不少!

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Eddy So
夸克星
文章: 11327
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文章 Eddy So » 週五 15 4月, 2016 22:38

[Good Job]

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扒飯撈麵
夸克星
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文章 扒飯撈麵 » 週二 03 5月, 2016 09:46

Why did the air hole of the burner close?
The burning temp and efficiency will be much lower than open air hole

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funoooo
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文章: 7805
註冊時間: 週五 30 6月, 2006 16:34
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文章 funoooo » 週三 04 5月, 2016 09:31

各位老師,

在以前好像有一個實驗, 用沙糖加液體 (不知是否流酸?) 會產生同樣效果. 有沒有人知道此實撿?

如果大家有任何有趣實驗, 可否提供一下.
小女兒開始對實驗有興趣, 如果能在家跟她做就一流.

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