Projetos de ciência de sorvete

O que é melhor do que um experimento científico divertido? Aquele que é misturado com sorvete! O sorvete é saboroso, mas você sabia que ele também tem todo tipo de potencial para o aprendizado de ciências? Do superresfriamento à química, há muita ciência em cima desse cone.

Bolhas flutuantes de cerveja root beer

Não há desculpa melhor para ter um refrigerante do que em nome da ciência. Essa xícara de bondade espumosa contém uma série de oportunidades científicas esperando para serem descobertas. Se você já se perguntou por que um float de root beer tem tantas bolhas e o que você poderia fazer para mudar isso, este experimento é para você! É adequado para alunos do ensino fundamental e levará cerca de 30 minutos a uma hora se você seguir com uma ou mais das variações. (Nota: Medir o volume por deslocamento é apropriado para alunos que estão pelo menos no ensino médio.)

• Experimentos de gelo seco
• Experiência de ervilha de Gregor Mendel
• Experimentos de tensão superficial para crianças

Materiais

• Vidro transparente
• Cerveja de raiz
• Sorvete de baunilha com e sem açúcar
• Um copo medidor para sólidos e um copo medidor para líquidos
• Fita métrica (Dica: Para crianças mais novas, obtenha fita adesiva que tem uma régua e, em seguida, prenda com fita adesiva a lateral do copo ou xícara antes de iniciar o experimento.)

Procedimento Básico

O procedimento a seguir é para jovens estudantes que podem medir com uma fita métrica, mas não conseguem fazer as contas para calcular o volume das substâncias.

1. Meça uma xícara de sorvete em uma xícara medidora. Adicione a xícara de sorvete ao copo transparente.
2. Meça uma xícara de cerveja em um copo medidor. No final do experimento, você vai querer ver quanta cerveja de raiz foi capaz de adicionar ao sorvete.
3. Adicione lentamente a cerveja de raiz ao sorvete. Você deseja medir a quantidade de espuma produzida, mas não quer que a espuma ultrapasse o topo do vidro.
4. Depois de adicionar o máximo de root beer possível sem que a espuma chegue ao topo, meça o copo.
   1. Quanta espuma existe? (Use a fita métrica para medir.)
   2. Quanta cerveja de raiz você pode adicionar? (Subtraia quanto há em seu copo medidor daquele com o qual você começou. Isso é o quanto você adicionou.)

O que está acontecendo?

Todo mundo sabe que as bolhas na cerveja de raiz são bolhas de dióxido de carbono. No entanto, você já se perguntou o que está acontecendo para tornar a espuma ... espumosa?

Soluções supersaturadas : Root beer (e todas as bebidas carbonatadas) é supersaturada com dióxido de carbono. Supersaturado é a maneira científica de dizer que há mais soluto (neste caso, dióxido de carbono) do que a solução (neste caso, líquido de cerveja) pode conter. Soluções supersaturadas são descritas como 'instáveis'. Isso significa que eles procuram liberar seus solutos o mais rápido possível, e é por isso que você ouve o som sibilante do gás escapando e vê bolhas começarem a se formar quando você abre uma garrafa de bebida gaseificada. Locais de nucleação : Quando você adiciona cerveja de raiz ao sorvete, está basicamente eliminando as bolhas de dióxido de carbono da cerveja de raiz. No entanto, esse não é o único lugar de onde vêm suas bolhas espumosas. O sorvete também tem ar. Essas bolhas de ar em seu sorvete fornecem locais de nucleação que permitem que as bolhas de dióxido de carbono se formem e cresçam. Tensão superficial : Você já percebeu que algumas das bolhas em uma bóia de root beer ficam realmente grandes? Isso porque alguns ingredientes do sorvete diminuem a tensão superficial do refrigerante, de modo que as bolhas de gás podem se expandir, enquanto outros ingredientes prendem as bolhas e as deixam suspensas em sua bebida espumosa. É muito parecido com a forma como a proteína captura a espuma do mar no oceano.

Variações

Fazer carros alegóricos de root beer não é apenas brincadeira de criança. Se você quiser se divertir mais com sua comida, experimente essas variações, que vão desde relativamente fáceis até as mais difíceis.

Mudar o procedimento : Em vez de adicionar o sorvete e depois a cerveja de raiz, adicione primeiro a cerveja de raiz e, em seguida, adicione o sorvete. Isso muda a reação? O efeito de seus ingredientes: Tente seu experimento mais algumas vezes, mas use uma marca de sorvete com mais açúcar desta vez e uma marca de sorvete com menos açúcar na próxima. Qual deles produz mais espuma conforme medido por sua fita métrica? O que acontece quando você usa guloseimas congeladas com menos ar, como gelato ou sorvete que não tem leite? Certifique-se de usar a mesma quantidade de guloseima congelada para cada experiência para obter resultados mais confiáveis.

Volume de medição

A maneira mais fácil de descobrir o volume da espuma produzida é fazer o experimento em béqueres científicos que tenham o volume marcado na lateral. No entanto, se você se sente particularmente matemático e não tem acesso a um copo de ciências, existe uma maneira de descobrir o volume de sua espuma usando um pouco de matemática e raciocínio dedutivo.

1. Olhe na embalagem para ver quantas onças fluidas seu copo contém. Este é o volume total quando o copo está completamente cheio.
2. A seguir, você vai medir o volume de uma xícara de sorvete usando o método de deslocamento. A ideia do método de deslocamento é simples. Se você puder encher o volume de sua xícara com 300 ml de água, quanta água pode colocar em sua xícara depois de adicionar uma colher de sorvete? Essa resposta é o volume do seu sorvete.
   1. Você já deve saber quantas onças de água seu copo contém. (Use água, pois ela não reagirá com o sorvete.)
   2. Adicione uma colher de sorvete à sua xícara. Você não precisa medir com antecedência.
   3. Usando outro copo medidor, adicione água ao copo com o sorvete até que esteja totalmente preenchido. (Certifique-se de manter o controle de quantas onças fluidas você está usando.)
   4. Subtraia o total de onças fluidas adicionadas do total de onças fluidas que sua xícara pode conter. Por exemplo, se sua xícara pode conter 10 onças fluidas e você foi capaz de derramar 240 onças fluidas na xícara, seu sorvete tem um volume de duas onças fluidas.

Sorvete Depressão De Ponto De Congelamento

A depressão do ponto de congelamento parece complicado, mas um aluno do ensino médio que está fazendo pelo menos álgebra e se sente confortável trabalhando com variáveis ​​deve ser capaz de fazer os cálculos. A preparação do sorvete leva cerca de 30 a 45 minutos.

Essencialmente, para obter sorvete, você tem que fazer a mistura de leite com creme e açúcar frio o suficiente para congelar até o estado sólido. Muitas receitas pedem que a mistura do sorvete seja resfriada em cubos de gelo com sal. Ao adicionar sal aos cubos de gelo, você está baixando a temperatura na qual a água congela, tornando os cubos de gelo mais frios. Isso também é conhecido como depressão do ponto de congelamento . O vídeo abaixo explica o que está acontecendo quimicamente quando você pressiona o ponto de congelamento da água.

Materiais

• Creme de duas partes
• Uma parte de leite integral
• Açúcar e outros aromas a gosto
• Batedeira
• Uma pequena tigela de metal
• Uma tigela grande de metal (a tigela pequena deve caber confortavelmente dentro)
• Gelo moído
• Copos e colheres de medição
• Termômetro projetado para uso em laboratório de ciências
• Vários sais de grânulos de tamanhos diferentes, como sal de mesa e sal grosso
• Cloreto de cálcio, cloreto de magnésio, cloreto de sódio e / ou cloreto de potássio (disponível em lojas de ferragens como gelo derretido)
• Cronômetro ou cronômetro

Procedimento

1. Misture as natas, o leite, o açúcar e os condimentos na pequena tigela de metal.
2. Coloque a tigela menor dentro da tigela maior e, em seguida, adicione gelo na tigela maior. A tigela pequena deve ser cercada por gelo.
3. Com cuidado, despeje meia xícara em uma xícara de sal de cozinha na tigela maior com o gelo. A quantidade exata depende do tamanho da sua tigela, mas a ideia é que você queira pelo menos cobrir o topo do gelo com sal.
4. Anote sua temperatura inicial.
5. Inicie seu cronômetro.
6. Comece usando a batedeira para mexer os ingredientes do sorvete. Tenha cuidado para não bater demais ou você terá chantilly antes que o sorvete tenha chance de se formar.
7. Faça medições de temperatura em intervalos de um minuto.
8. Pare quando tiver um sorvete que tenha a consistência de um sorvete cremoso.
9. Repita a experiência com sal-gema. Se tiver tempo, você pode repetir a experiência com o tipo de sal que é usado em uma garagem durante o inverno. No entanto, por razões de segurança, não coma o sorvete que você faz com gelo derretido.

Questões a considerar

1. Qual tipo de sal rendeu sorvete mais rápido?
2. Existe uma relação entre o tamanho dos grânulos de sal e a rapidez com que o sorvete se solidifica?
3. A quantidade de sal que você adiciona faz diferença na rapidez com que o sorvete é feito ou na temperatura baixa?
4. Quão frio deve estar o gelo para produzir o sorvete perfeito?

Cálculos de Depressão de Ponto de Congelamento

A fórmula para a depressão do ponto de congelamento é a seguinte.

Calcule quanto sal (o soluto) é necessário para diminuir o ponto de congelamento da água (o solvente) de 0˚C para -20˚C.

Calcule quantos gramas de sal são necessários para criar uma depressão do ponto de congelamento de -20˚C para 250g de gelo.

Se você quiser fazer os mesmos cálculos usando uma quantidade diferente de gelo ou diferentes tipos de sal em vez de apenas NaCl, os seguintes recursos podem ajudá-lo a encontrar os números certos para usar:

• Van't Fator Hoff - Este vídeo o orienta no processo de localização do fator Van't Hoff para qualquer composto.
• Peso molecular - Esta página com um vídeo explica como encontrar o peso molecular de qualquer composto.

Sorvete Com Gelo Seco Caseiro

É claro que, para fazer sorvete, é preciso colocá-lo em algo bem frio para transformar a mistura de creme e açúcar em algo sólido. Enquanto a maioria das receitas pede sal e gelo, os realmente aventureiros podem tentar fazer sorvete com gelo seco caseiro. Gelo seco é na verdade dióxido de carbono congelado. Embora você possa fazer com que sua combinação de sal e gelo atinja cerca de -20 ° C, o gelo seco fica em torno de -78,5 ° C. As temperaturas mais frias irão ajudá-lo a tornar o seu sorvete muito mais rápido!

Como você está trabalhando com gelo seco, este experimento é para alunos do ensino médio. Alternativamente, um adulto pode fazer a demonstração para alunos mais jovens. Embora o tempo possa variar, este experimento leva cerca de 20 a 30 minutos para ser realizado.

Materiais

• Extintor de dióxido de carbono
• Saco de pano (você pode usar uma fronha, meia ou algo semelhante)
• Fita adesiva ou fita isolante forte
• Tigela grande de metal
• Tigela de metal pequena ou lata de metal que pode acomodar uma batedeira e caber dentro da tigela de metal maior
• Mixer
• Creme de duas partes
• Uma parte de leite
• Açúcar ou outros aromas a gosto
• Óculos de segurança e luvas de trabalho

Procedimento

1. Misture as natas, o leite, o açúcar e os condimentos na pequena tigela de metal.
2. Prenda seu saco de pano sobre o bico do extintor de incêndio. Neste ponto, você vai querer começar a usar suas luvas de trabalho e óculos de proteção.
3. Libere todo o dióxido de carbono no saco. Na verdade, isso é gelo seco!
4. Adicione o gelo seco à tigela grande e aninhe a tigela menor dentro do gelo seco e comece a misturar o sorvete até atingir o estágio de servir macio.

Precauções de segurança importantes

Certifique-se de que o gelo seco não entre no sorvete. Se isso acontecer, você ainda pode fazer a experiência do gelo seco, mas não coma o sorvete. Além disso, você não deve tocar no gelo seco com as mãos desprotegidas. Sempre use luvas, ou você também pode usar pinças.

Sorvete divertido

Sorvete é como o perfeitoexperimento de quimicaesperando para acontecer. Quer você queira apenas fazer sorvete, adicioná-lo a outra coisa ou trabalhar para testar a receita e os aditivos perfeitos, as oportunidades são quase infinitas. Certifique-se de manter um livro de registro e lembre-se de não comer seu sorvete se qualquer um dos produtos químicos entrar em seu experimento.