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Die Wissenschaft hinter den beliebtesten Wissenschaftsprojekten

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Jeder liebt diese wissenschaftlichen Projekte, die wir in der Grundschule abgeschlossen haben, wie die Herstellung einer Kartoffelbatterie oder sogar des klassischen ausbrechenden Vulkans. Jetzt, da wir alle erwachsen sind, schauen wir uns an, wie genau einige der populärsten Wissenschaftsprojekte durch die Linsen der Wissenschaft funktionieren.

Sie können eine Batterie mit Zitronen, Orangen oder anderen Früchten herstellen, aber nichts ist so typisch wie eine Kartoffelbatterie. Die Kartoffelbatterie wird als elektrochemische Zelle klassifiziert, die chemische Energie durch Elektronentransfer in elektrische Energie umwandelt. Wie Sie wahrscheinlich wissen, benötigen Kartoffelbatterien und andere Fruchtbatterien eine Kupferkathode und eine Zinkanode. Indem Sie Kupfer und Zink in die Kartoffel kleben, aber voneinander entfernt, erleichtern Sie eine Redoxreaktion (Reduktion-Oxidation) zwischen Zink und Kupfer.

Der Strom kommt nicht aus der Kartoffel, sondern das Wasser und die Elektrolyte im Spud ermöglichen es den Elektronen aus dem Kupfer, sich zum Zink zu bewegen, wodurch kleine elektrische Ströme entstehen. Bei dieser Reaktion wird das Kupfer reduziert; Dadurch wird der Elektronenverlust und das Zink oxidiert. Die Funktionsweise einer Kartoffelbatterie ist vor Ort, genauso wie alle elektrochemischen Batterien Strom speichern und abgeben.

Dein Getränk zum Leuchten zu bringen ist ein weiteres lustiges wissenschaftliches Experiment oder vielleicht nur ein ordentlicher Partytrick. Tonic Water ist der Schlüssel zu diesem Experiment. Wenn Sie diese kohlensäurehaltige Flüssigkeit zu einem Getränk geben, leuchtet sie unter ultraviolettem Licht. Im Zentrum dieser Reaktion steht eine Chemikalie namens Chinin, ein Medikament zur Behandlung von Malaria.

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Die FDA begrenzt den Chiningehalt in Tonic Water in den USA auf 83 Teile pro Million (ppm), um gesundheitsschädliche Auswirkungen der Chemikalie zu vermeiden. Aufgrund der Struktur der Chininmoleküle wird UV-Licht beim Auftreffen auf das Chinin absorbiert und sichtbares Licht emittiert. Es findet tatsächlich keine Energieübertragung in der Reaktion statt. Vielmehr wird die Lichtenergie von UV-Licht in sichtbares Licht umgewandelt, normalerweise im Fall von Tonic Water blau.

Ein Vulkan mit Backpulver und Essig ist die Essenz der Wissenschaftsmesse der Grundschule und auch der Fluch der Hausmeister der High School. Abgesehen von der Tatsache, dass das Vulkanprojekt eigentlich nichts mit einem tatsächlichen Vulkan zu tun hat, ist das Experiment tatsächlich gut geeignet, um die Grundlagen der Chemie zu vermitteln.

Essig und Backpulver werden normalerweise in der Reaktion verwendet, obwohl der Essig durch heißes Wasser ersetzt werden kann. Backpulver ist Natriumbicarbonat (NaHCO3) und Essig ist Essigsäure (C2H4O2). Wenn sie kombiniert werden, erzeugen sie eine Säure-Base-Reaktion mit dem Nebenprodukt von CO2 oder Kohlendioxid. Für diejenigen unter Ihnen, die an der tatsächlichen chemischen Reaktion interessiert sind, können Sie dies unten überprüfen:

C2H4O2 + NaHCO3 = NaC2H3O2 + H2O + CO2

Das Ergebnis der Säure-Base-Reaktion ist Natriumacetat (NaC2H3O2), Wasser und gasförmiges Kohlendioxid, wodurch die Blasen und der Schaum entstehen. In vielen Projekten wird Spülmittel verwendet, um die Oberflächenspannung der Blasen zu erhöhen und einen noch größeren Ausbruch zu erzielen. Natürlich alles im Namen der Wissenschaft.

Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten machen unglaublich viel Spaß, egal wie alt Sie sind. Die Fähigkeit, dass etwas unter hohem Stress in einem festen Zustand existiert und unter geringem Stress als Flüssigkeit existiert, fasziniert unser Gehirn, selbst wenn wir verstehen, was vor sich geht.

Die häufigste nicht-Newtonsche Flüssigkeit ist Oobleck (ja, das ist der eigentliche Name), die aus Maisstärke (C27H48O20) und Wasser hergestellt wird. Wenn die Maisstärke mit dem Wasser gemischt wird, wird es zu einem goopy, schleimigen Durcheinander mit einigen interessanten Eigenschaften. Wenn Sie auf die Flüssigkeit treffen oder sogar darüber laufen, richten sich die Moleküle der Maisstärke starr aus und weisen eine geringe Belastung auf. Wenn die Belastung über einen längeren Zeitraum impliziert wird, reagiert die Flüssigkeit genau wie jede andere viskose Flüssigkeit.

Wenn Sie diese Prinzipien weiter verfolgen und eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit auf einen Lautsprecher geben, entsteht eine sogenannte Tanzflüssigkeit. Die Vibrationen im Lautsprecher üben eine Spannung aus, die hoch genug ist, um die Steifheit der Maisstärkemoleküle zu beeinflussen, und sobald sie beginnen, sich wieder in eine flüssige Phase umzuwandeln, erzeugt der Lautsprecher eine weitere Vibration. Diese Zeit der Handlungen und Reaktionen erzeugt eine gut tanzende Flüssigkeit.


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