冰的～親子科學課（３）：＃一秒結冰 ＃過冷水遇見凝結核

冰的～親子科學課（３）：＃一秒結冰　＃過冷水遇見凝結核 　 如果小孩對結果有期待，可以先幫他們作心理準備，說明實驗常有不如預期的時候，挫折傷心是正常的情緒，失望需要被好好惜惜，卻也是根據那些失落，我們能做後續調整，擁有不同旅程。科學，正是這一點一點的累積。 　 好長一段時間，身邊的小孩都對 Elsa 著迷（現在是彌豆子或蝴蝶忍），如果小孩還記得 Elsa 讓地板結冰的魔法，這個實驗肯定適合你家，就算對動畫沒興趣，光看液體瞬間變成固體，也有震撼的快感，而且步驟單純，又有冰沙吃～材料非常簡單：＃一瓶純水或蒸餾水、＃一瓶碳酸飲料。純水哪裡買？超商的礦泉水區就有名為「純水」的品項。 　 ＃第一個步驟（滑到最下方直接全步驟），將純水和飲料放冷凍約兩個小時，建議橫擺，據說可能受冷均勻？較易成功。如果孩子有冷凍的經驗，邀他猜猜看一般說來，飲料要凍多久開始結冰？又要冰多久完全結凍？如果孩子沒有冷凍的經驗，跟他一起拿一杯水去冷凍，觀察水的結冰從哪開始？表面還是裡面？水變成冰後，體積變大還是變小？我們習以為常的狀態，對幼兒來說可能很驚奇，我們習以為常的狀態，也實都蘊含著物理。 　 例如水從表面結冰，跟「＃熱對流」有關（詳見親子科學課２）。而水結冰後，體積增加，是因為水分子隨溫度降低，從跑來跑去的自由活動，變成手牽手（氫鏈相連）的六角多邊形，這個狀態「撐大」冰的體積，如同小時候升旗，一聲「以中央伍為準，向前看齊」，整個隊伍突然變寬那樣。 　 冰的體積擴大，像房間變大，但水分子還是一樣數量，「房間」裡的「＃密度」就相對變小，冰的密度變得比水小，冰就浮在水上（密度比水大的物品沉，反之則浮）。冰的這個特性，不只讓我們在炎熱夏天能有一杯光看就清涼的冰茶，更讓海底不至過冷（冰不會往下沉），使深海生物得以維持棲地。聊到這邊，你跟孩子已經從物理、談及地科、談及生物。 　 聊到這裡，如果你跟小孩對「密度」還有興趣（預計冷凍的兩個小時也還沒到），可以更進一步玩「＃密度的遊戲」，先一起找出一些能被丟進水裡的東西，一字排開，推測誰浮誰沉，記錄下來，互相分享判斷的依據，通常大家傾向「重的東西浮，輕的東西沉。」接著，把東西扔進水中，比較結果和預期。 　 東西在水裡的浮沉，取決於密度，如果想證明跟「重量」無關，用「＃小番茄跟大番茄」、「＃兩顆橘子或柳橙」做實驗，會很有趣。小番茄跟大番茄比起來，大番茄那麼大又那麼重，一定是沉啊，小番茄那麼小又那麼輕，一定是浮啊。試試看，結果將讓全家大吃一驚。 　 再把一顆橘子剝皮，一顆橘子維持原狀，沒有皮的橘子當然比較輕，但兩顆同時入水，橘子浮著，剝皮的橘子沉了。 　 證明影響物品浮沉，關鍵不在重量。 　 玩到這邊，差不多要開冰箱了，純水跟可樂應該仍呈液態，或僅僅漂浮碎冰。溫柔地取出純水與可樂，舉起水瓶，用力搖晃或朝桌面敲擊，順利的話，液態水將瞬間結凍，視覺效果超好，如果沒有反應，多敲幾次，或再冰一會。 　 ＃為什麼會一秒結冰？像人暴怒，除了各種讓他毛毛躁躁的事外，往往有一根最後的稻草，水結冰，除了零度以下外，還需「凝結核」，如同被對齊的中央伍。凝結核可以是水的氣體或雜質，缺乏凝結核，零度以下的水不見得結冰，而零度以下未結冰的水，就叫「過冷水」。 　 所以，普遍用純水或蒸餾水來做一秒結冰的實驗，因為易形成不穩定的過冷水，而搖晃、敲擊等動作，即給過冷水予凝結核。 　 碳酸飲料呢？碳酸飲料出現碎冰之際，把它放在盆子或盤子內，再旋開瓶蓋，二氧化碳衝出，瓶中壓力陡然變小，瓶內開始結冰，你們會看到冰沙從瓶口不斷湧現。 　 ＃但一秒結冰需要運氣，例如純水我們大概凍了十次才成功（超不屈不撓），所以，如果小孩對結果有期待，可以先幫他們作心理準備，說明實驗常有不如預期的時候，挫折傷心是正常的情緒，失望需要被好好惜惜，卻也是根據那些失落，我們能做後續調整（例如增減冷凍的時間），擁有不同旅程。 　 科學，正是這一點一點的累積。 　 ---------- 　 ░░一秒結冰術░░ ✦實驗材料：純水或蒸餾水一瓶、碳酸飲料一瓶 　 ✦實驗方法： 　 ❶將純水和飲料放冷凍約兩個小時，建議橫擺。 ❷兩小時後，溫柔地取出純水，舉起水瓶，用力搖晃或朝桌面敲擊，順利的話，液態水將瞬間結凍，如果沒有反應，多敲幾次，或再冰一會。 ❸碳酸飲料出現碎冰之際，把它放在盆子或盤子內，再旋開瓶蓋，二氧化碳衝出，瓶中壓力陡然變小，瓶內開始結冰，冰沙從瓶口不斷湧現。 　 ✦科學原理：過冷水、凝結核 　 ---------- 　 🦢安靜白鵝🦢 輕鬆成為高質感外帶／外送冰品名店 https://tinyurl.com/white-swan-2020 　 ---------- 　 ❆冰的～科學親子課❆ 　 第（１）集：冰淇淋拋接遊戲＆吸熱反應 https://tinyurl.com/4uv67xun 第（２）集：熱水跟冷水誰會先結冰？彭巴效應 https://tinyurl.com/88chz9j7

由 Swan ice shaver 極致鵝絨日式刨冰發佈於 2021年6月20日 星期日