Ruokavärit kuvaavat diffuusiota vedessä. Diffuusio on molekyylien sekoittuminen niiden satunnaisen liikkeen takia, joko nesteessä tai kaasussa. Koska kylmän veden molekyyleillä on vähemmän kineettistä energiaa kuin lämpimässä vedessä, diffuusioprosessi on paljon hitaampaa kuin lämpimässä vedessä. Mutta elintarvikeväri voi myös osoittaa liikettä, joka ei ole satunnaista, kuten veden sekoittaminen konvektiolla.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
TL; DR: Kylmän veden dekantterilasin keskelle lisätyt elintarvikevärit uppoavat pohjaan. Jos sekoitat kylmää vettä tai lisäävät väriaineen lämpimään veteen, se leviää paljon nopeammin.
Diffuusiomekanismi
Diffuusio ei vaadi sekoittamista, kuten sekoittamista, vaikka sekoitus nopeuttaa prosessia. Vedessä olevien elintarvikevärien tapauksessa vesi on liuotin, kun taas elintarvikeväri on liuennut aine. Kun he ovat sekoittuneet, he tekevät ratkaisun. Diffuusio vie aikaa, vaikka kuinka paljon aikaa riippuu satunnaisesti toistensa kimpoavien molekyylien kineettisestä energiasta. Tämä satunnainen pomppiminen - nimeltään Brownin liike - johtuu atomien värähtelystä, jota he tekevät nopeammin ja kovemmin, mitä kuumempia he ovat. Näiden liikkeiden lopputulos on ajan myötä lopullinen, yhtenäinen ratkaisu.
Sekoittaminen eron mukaan ominaispainossa
•••Dankingphotography / iStock / Getty Images
Ruokaväriaineella on hiukan suurempi ominaispaino tai suhteellinen tiheys kuin vedellä, joten ennen kuin sillä on aikaa diffundoitua, se pyrkii uppoamaan veteen. Kun vesi on kylmää ja diffuusionopeus on hitaampi, suurempi osa elintarvikeväreistä pysyy yhdessä astian pohjaan putoavassa paljassa. Se voidaan jättää yksin ja häiriöttömänä, ja se voi muodostaa kerroksen pohjaan. Brownin liikkeen takia veden ja värin välillä ei kuitenkaan ole terävästi määriteltyä rajaa. Molekyylien satunnainen liike hajottaa väriä vähitellen veteen. Sekoitus nopeuttaa diffuusion prosessia.
Sekoittaminen konvektiolla
Jos vesisäiliö on lämpimämpää tai viileämpää kuin ympäröivä ilma, se kehittää konvektiivisia virtauskuvioita, kun vesi lähestyy ympäristön lämpötilaa. Kylmän veden ollessa lämpimässä ympäristössä astian sivut johtavat lämpöä veden kehälle. Keskellä oleva viileä, tiheämpi vesi uppoaa. Tähän uppoavaan keskipylvääseen lisätyt ruokavärit ajavat konvektiivivirtauksen astian pohjaan, mutta sitten ne myös kuljettavat virtauksen sivuilla ylöspäin takaisin ylöspäin kiertääksesi uudelleen. Tämä virtaus sekoittaa liuosta ja nopeuttaa diffuusiota.
Mitä tapahtuu, kun vesi muuttuu?
Vertaa lämmön ja tiheyden vaikutuksia elintarvikevärien diffuusioon. Kokeile diffuusion vertailua vierekkäin kylmässä ja lämpimässä vedessä. Leviäminen on paljon hitaampaa kylmässä vedessä. Yritä liuottaa puoli lusikallista suolaa veteen ja pudota sitten elintarvikeväri. Väritys leviää edelleen, mutta se ei uppoa, koska suolavedellä on suurempi ominaispaino. Yritä sijoittaa lämmön lähde, kuten hehkulamppu, lasin toista sivua vasten ja odota muutama minuutti ennen kuin pudotat värin. Se ajaa - ja tekee siten näkyväksi - konvektiivivirtauksen.