一瓶蘇打水中的壓力是多少?GydF4y2Ba

蘇打水的壓力是多少?GydF4y2Ba

瓶蘇打水在CO的高壓下密封GydF4y2Ba2GydF4y2Ba或p.GydF4y2Ba二氧化碳GydF4y2Ba。這導致了大量的COGydF4y2Ba2GydF4y2Ba溶於飲料,喝飲料的味道。但是一瓶蘇打水的壓力究竟是什麼?GydF4y2Ba

我的學生(Andrea Sturgis)和我一起工作了幾年,試圖回答這個問題。GydF4y2Ba1,2GydF4y2Ba為此,我們略微修改了發布的方法GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba用於在蘇打瓶中找到壓力。分析涉及理想氣體法的簡單應用。您可以觀看我們所做的描述:GydF4y2Ba

視頻1:GydF4y2Ba測量蘇打瓶內的壓力GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba

如果您有適當的平衡,則此協議足夠簡單,您可以在家中搬運。GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba即使程序簡單,它允許各種各樣的探索。例如,我們確定了pGydF4y2Ba二氧化碳GydF4y2Ba各種尺寸的瓶內:2L,500ml和355毫升。我們發現蘇打水通常含有2.7和4.7巴之間的壓力,隻要瓶子在瓶子上蓋上的到期日之前測量。GydF4y2Ba

我們進一步觀察到瓶子顯示出更高的pGydF4y2Ba二氧化碳GydF4y2Ba在較高溫度下(圖1)。這結果可以通過注意到CO的逃脫來解釋GydF4y2Ba2(aq)GydF4y2Ba來自解決方案是吸熱的:GydF4y2Ba

CO.GydF4y2Ba2(aq)GydF4y2Ba+能量GydF4y2Ba↔GydF4y2BaCO.GydF4y2Ba2(g)GydF4y2Ba等式1GydF4y2Ba

增加蘇打水的溫度將上述平衡轉移到右側,導致COGydF4y2Ba2(aq)GydF4y2Ba在飲料中逃離瓶子的頂部空間。這自然具有增加壓力的效果。有什麼簡單的lechâtelier的原則!GydF4y2Ba

圖1:GydF4y2BaP.GydF4y2Ba二氧化碳GydF4y2Ba在500毫升飲食百事酒瓶中測量,在不同的溫度下保持。GydF4y2Ba2GydF4y2Ba

我們還注意到飲料瓶失去了pGydF4y2Ba二氧化碳GydF4y2Ba隨著時間的推移 - 即使瓶子保持密封!有趣的是,喪失pGydF4y2Ba二氧化碳GydF4y2Ba通過溫度加速密封瓶。為了將此,在不同的溫度條件下,我們將355毫升飲食樂食儲存在相同的8包中:在加熱通風口旁邊的三瓶,室溫下,冰箱中的三個。GydF4y2Ba2GydF4y2Ba經過兩個月的儲存後,瓶子都帶到室溫和pGydF4y2Ba二氧化碳GydF4y2Ba在每個瓶子中進行了測試(圖2)。平均P.GydF4y2Ba二氧化碳GydF4y2Ba3.35巴,3.72杆和4.03棒的值分別在加熱通風口旁邊的瓶子,室溫下,在室溫下和冰箱中進行測量。可以使用化學動力學原理來解釋該結果。在較高溫度下,物理和化學過程發生更快,因此有效GydF4y2Ba2GydF4y2Ba在較高溫度下更快地逃脫密封瓶。我們還能夠在室溫下儲存兩年的355毫升飲食焦炭中的大量壓力下降(PGydF4y2Ba二氧化碳GydF4y2Ba= 0.4 bar)或冰箱(pGydF4y2Ba二氧化碳GydF4y2Ba= 1.1 bar)。GydF4y2Ba1,2GydF4y2Ba但你不需要等待兩個月或兩年時間才能觀察這一點。喪失有限公司GydF4y2Ba2GydF4y2Ba通過每天服用密封瓶的質量測量,可以測量瓶子。在幾天內可以檢測到質量明顯的損失。GydF4y2Ba1,6GydF4y2Ba

圖2:GydF4y2BaP.GydF4y2Ba二氧化碳GydF4y2Ba用355毫升飲食焦炭測量,儲存在不同溫度下兩個月。將瓶子放入室溫後測量所有壓力。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba

這裏報告的實驗隻是Andrea和我完成的工作的抽樣。我也有更多的想法,我必須在將來調查。希望這篇短暫的報告將給你一些靈感來試用這個實驗,也許甚至可以開展你自己的一些探索。一如既往,如果您學習有趣的任何東西,我期待著您的回音。GydF4y2Ba

快樂的實驗!GydF4y2Ba

注釋和參考:GydF4y2Ba

1. Kuntzleman,T.S;Sturgis,A。溫度在涉及碳酸飲料的實驗中的影響。GydF4y2BaJ.Chem。教育GydF4y2Ba2020.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba97.GydF4y2Ba(11),4033-4038。GydF4y2Ba

2. Sturgis,A。溫度在商業上碳酸飲料的實驗中的影響。本科論文,春天喬木大學,春天喬木,MI,2018。GydF4y2Ba

3. DE GRYS,H.確定未打開的碳酸飲料內的壓力。GydF4y2BaJ.Chem。教育GydF4y2Ba2007年GydF4y2Ba那GydF4y2Ba84.GydF4y2Ba(7),1117-1119。GydF4y2Ba

4.湯米技術,測量蘇打水箱內的壓力,GydF4y2Ba。訪問了2020年12月。GydF4y2Ba

5.建議使用容量至少為0.01g的容量和至少0.01g的平衡。在這份寫作時,可以在亞馬遜上購買與這些規範的餘額GydF4y2Ba$GydF4y2Ba15-GydF4y2Ba$GydF4y2Ba40。GydF4y2Ba

6.在室溫下每天從355毫升飲食焦炭瓶約20毫克 - 每天儲存在冰箱中的瓶子約2毫克。GydF4y2Ba

NGSS.GydF4y2Ba

分析9-12中的數據在K-8上構建並進行了更詳細的統計分析,對一致性的數據集進行比較,以及使用模型來生成和分析數據。GydF4y2Ba

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分析9-12中的數據在K-8上構建並進行了更詳細的統計分析,對一致性的數據集進行比較,以及使用模型來生成和分析數據。使用工具,技術和/或模型(例如,計算,數學)分析數據,以便製作有效且可靠的科學權利要求或確定最佳設計解決方案。GydF4y2Ba

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提出問題和定義9-12級的問題從k-8級經驗中建立,並進展到使用模型和模擬的經驗可測試的問題和設計問題的進展。伟德平台导航GydF4y2Ba

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提出問題和定義9-12級的問題從k-8級經驗中建立,並進展到使用模型和模擬的經驗可測試的問題和設計問題的進展。伟德平台导航GydF4y2Ba

挑戰論證的前提,對數據集的解釋或設計的適用性的問題。GydF4y2Ba

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科學問題以各種方式出現。他們可以通過關於世界的好奇(例如,為什麼天藍色為什麼?)。它們可以由模型或理論的預測或試圖擴展或改進模型或理論的啟發(例如,物質粒子模型如何解釋液體的不可壓縮性?)。或者它們可能是由於需要提供更好的解決方案來解決問題。例如,為什麼Siphon水以上32英尺的高度以32英尺的埃剛恕托裏西特拉(晴雨表17世紀發明人)對大氣的發現和真空的鑒定來說是不可能的問題。GydF4y2Ba

問題在工程中也很重要。工程師必須能夠詢問探測問題以定義工程問題。例如,他們可能會問:問題的需要或欲望是什麼?成功解決方案的標準(規格)是什麼?有什麼限製?產生可能的解決方案時出現其他問題:此解決方案是否會符合設計標準?可以組合兩個或多個想法以產生更好的解決方案嗎?GydF4y2Ba

在9-12中構建解釋和設計解決方案在K-8體驗中構建,並進展於多個和獨立學生生成的證據支持的解釋和設計,這與科學思想,原則和理論一致。伟德平台导航GydF4y2Ba

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在9-12中構建解釋和設計解決方案在K-8體驗中構建,並進展於多個和獨立學生生成的證據支持的解釋和設計,這與科學思想,原則和理論一致。伟德平台导航Construct and revise an explanation based on valid and reliable evidence obtained from a variety of sources (including students’ own investigations, models, theories, simulations, peer review) and the assumption that theories and laws that describe the natural world operate today as they did in the past and will continue to do so in the future.

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9-12中的建模在K-8上建立,並進行了使用,綜合和開發模型來預測和展示自然和設計世界中係統及其組件之間的變量之間的關係。GydF4y2Ba

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9-12中的建模在K-8上建立,並進行了使用,綜合和開發模型來預測和展示自然和設計世界中係統及其組件之間的變量之間的關係。使用模型來預測係統之間的關係或係統的組件之間的關係。GydF4y2Ba

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在9-12中構建解釋和設計解決方案在K-8體驗中構建,並進展於多個和獨立學生生成的證據支持的解釋和設計,這與科學思想,原則和理論一致。伟德平台导航GydF4y2Ba

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從9-12中的證據中從事兼論K-8經驗並進展,並利用適當的證據和科學推理來捍衛自然和設計世界的辯護和批評和解釋。伟德平台导航爭論也可能來自當前科學的科學或曆史事件。GydF4y2Ba

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從9-12中的證據中從事兼論K-8經驗並進展,並利用適當的證據和科學推理來捍衛自然和設計世界的辯護和批評和解釋。伟德平台导航爭論也可能來自當前科學的科學或曆史事件。GydF4y2Ba
評估目前接受的解釋或解決方案背後的索賠,證據和推理,以確定論據的優點。GydF4y2Ba

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在9-12中規劃和開展調查在K-8經驗中建立並進行了進展,包括提供概念,數學,物理和經驗模型的證據。伟德平台导航GydF4y2Ba

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在9-12中規劃和開展調查在K-8經驗中建立並進行了進展,包括提供概念,數學,物理和經驗模型的證據。伟德平台导航計劃和進行調查,並協作地生產數據以作為證據的基礎,在設計中,在設計中,確定類型,數據所需的數據需求和準確性以及考慮對數據精度的限製(例如,試驗數量,成本,風險,時間),並相應地改進設計。GydF4y2Ba

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在9-12級的數學和計算思維在K-8上構建,並進行了使用代數思想和分析的進展,一係列線性和非線性功能,包括三角函數,指數和對數,以及用於分析的統計分析的計算工具,代表,代表,和模型數據。基於基於基本假設的數學模型,創建和使用簡單的計算模擬。使用現象的數學表現來支持索賠。GydF4y2Ba

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在9-12級的數學和計算思維在K-8上構建,並進行了使用代數思想和分析的進展,一係列線性和非線性功能,包括三角函數,指數和對數,以及用於分析的統計分析的計算工具,代表,代表,和模型數據。基於基於基本假設的數學模型,創建和使用簡單的計算模擬。使用現象的數學表現來支持索賠。GydF4y2Ba

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展示理解的學生可以應用科學原則和證據,以提供關於改變反應顆粒的溫度或濃度對反應發生的速率的影響的解釋。GydF4y2Ba

*可以找到有關HS-PS1所有DCI的更多信息GydF4y2Ba和進一步的資源GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

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展示理解的學生可以應用科學原則和證據,以提供關於改變反應顆粒的溫度或濃度對反應發生的速率的影響的解釋。GydF4y2Ba

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評估僅限於隻有兩種反應物的簡單反應;來自溫度,濃度和速率數據的證據;率和溫度之間的定性關係。GydF4y2Ba

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重點是學生推理,專注於分子之間碰撞的數量和能量。GydF4y2Ba

展示理解的學生可以通過在平衡下產生增加的產品量的條件的變化來優化化學係統的設計。GydF4y2Ba

*可以找到有關HS-PS1所有DCI的更多信息GydF4y2Ba和進一步的資源GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

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展示理解的學生可以通過在平衡下產生增加的產品量的條件的變化來優化化學係統的設計。GydF4y2Ba

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評估僅限於一次僅在一個變量中指定變化。評估不包括計算平衡常數和濃度。GydF4y2Ba

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重點是在Le Chatelier的原理和化學反應係統的精煉設計中的應用,包括在宏觀水平所作變化與分子水平發生的改變之間的關係的描述。設計的實例可包括增加產品形成的不同方式,包括添加反應物或去除產物。GydF4y2Ba

加入對話。GydF4y2Ba

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評論GydF4y2Ba10.GydF4y2Ba

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湯姆·昆茲曼GydF4y2Ba|Fri,01/01/2021 - 09:46GydF4y2Ba

謝謝,乍得。我在非專業的科學課程中使用這一點。您可以查看該視頻鏈接的方式GydF4y2Ba。關於視頻的幾件事。首先,您看到在理想的氣體法中使用的氣體常數是愚蠢的(r = 1.87 ml ATMGydF4y2Ba-1GydF4y2BaGGydF4y2Ba-1GydF4y2BaCO.GydF4y2Ba2GydF4y2BaK.GydF4y2Ba-1GydF4y2Ba)。這是一個非專業課程,我沒有教他們關於鼴鼠的教。因此,在CO 2的克和不摩爾方麵列出了氣體常數。我也使用ML而不是L在天然氣中,以幫助學生進行轉換。第二...小心注意到需要從華氏到Kelvin轉換兩個溫度測量!GydF4y2Ba

順便說一句,漂亮的雙關語。GydF4y2Ba

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湯姆·昆茲曼GydF4y2Ba|周一,01/04/2021 - 08:43GydF4y2Ba

感謝您的評論,Pierre-Jean。如果您找到連接此實驗的其他概念,請告訴我們。GydF4y2Ba

Laura Mashburn.GydF4y2Ba|星期四,01/07/2021 - 13:38GydF4y2Ba

這實際上是一個很好的實驗,溫度確實影響了瓶內內置的壓力的壓力比我們在我們的日常生活中實際意識到的更多。GydF4y2Ba

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湯姆·昆茲曼GydF4y2Ba|Fri,01/08/2021 - 15:46GydF4y2Ba

謝謝你的評論勞拉!你知道,如果你凍結蘇打水,我想知道會發生什麼?!嗯....也許你和你的學生可以探索這一點......GydF4y2Ba

Izzy Frederick.GydF4y2Ba|星期四,01/07/2021 - 20:07GydF4y2Ba

這將有趣的是在焦炭和胡椒博士之間進行測試。我們都知道辣椒博士的炎熱和爆炸性。這也會在閃閃發光的水和俱樂部蘇打水上工作嗎?GydF4y2Ba

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湯姆·昆茲曼GydF4y2Ba|Fri,01/08/2021 - 15:51GydF4y2Ba

andrea和我測試了幾種蘇打水,但所有版本都是各種各樣的焦炭和百事可樂(飲食焦炭,咖啡因焦,常規百事可樂等)。但是,我們沒有嚐試胡椒博士的任何版本。如果你試驗辣椒博士,請告訴我你的結果!我用這種方法測試了Club Soda和蘇打水,但我沒有進行深入的分析。我會注意你,俱樂部蘇打水和蘇打水往往很容易去解脫,所以在測試這些時,很重要的是要密切關注讓氣體逃逸的快速“打開和關閉”方法。GydF4y2Ba

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安伐木子貝爾GydF4y2Ba|SAT,01/09/2021 - 11:28GydF4y2Ba

謝謝!我肯定會為今年的視頻竊取你的視頻,但明年在本年度建立一個實驗室!喜歡學生使用這麼多學習的技能將這一切放在一起。我還將在數據的結果中添加結論....由於在溶解性中,我們探索氧氣水平的玉米效果....氣體在較冷的溫度下溶解較好的溫度。GydF4y2Ba

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