食品着色料は、水中での拡散を示しています。 拡散とは、液体であろうと気体であろうと、ランダムな動きによる分子の混合です。 冷水中の分子は温水よりも運動エネルギーが少ないため、拡散プロセスは温水よりもはるかに遅くなります。 しかし、食品着色料は、対流による水の攪拌など、ランダムではない動きを示すこともあります。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
TL; DR：冷水のビーカーの中央に追加された食品着色料は、底に沈みます。 冷水をかき混ぜたり、温水に着色料を加えたりすると、はるかに速く拡散します。
拡散のメカニズム
拡散は攪拌などの攪拌を必要としませんが、攪拌はプロセスをスピードアップします。 水中の食品着色料の場合、水が溶媒であり、食品着色料が溶質です。 それらが混合されると、彼らは解決策を作ります。 拡散には時間がかかりますが、どれだけの時間は、互いにランダムに跳ね返る分子の運動エネルギーに依存します。 ブラウン運動と呼ばれるこのランダムな跳ね返りは、原子が振動することによって生じます。原子は、高温になるほど速く、激しくなります。 これらの動きの最終結果は、時間の経過とともに、最終的な均一な解決策になります。
比重の違いによる混合
•••ダンキングフォトグラフィー/ iStock /ゲッティイメージズ
食品着色料は水よりもわずかに高い比重または相対密度を持っているため、拡散する前に水に沈む傾向があります。 水が冷たく、拡散速度が遅い場合、より多くの食品着色料が一緒に残り、プルームが容器の底に落ちます。 そのままにして、邪魔されないで、それは底に層を形成するかもしれません。 ただし、ブラウン運動のため、水と色の間に明確に定義された境界はありません。 分子のランダムな動きにより、色が徐々に水に拡散します。 攪拌は拡散のプロセスをスピードアップします。
対流による混合
水の容器が周囲の空気よりも暖かいまたは冷たい場合、水が周囲温度に近づくにつれて対流パターンが発生します。 暖かい環境の冷水の場合、容器の側面は水の周囲に熱を伝導します。 中央の冷たくて密度の高い水が沈みます。 この沈下する中央の柱に追加された食品着色料は、対流によって容器の底に流れますが、その後、流れに乗って側面を上に戻り、上に戻って再び循環します。 この流れは、溶液を攪拌し、拡散を加速するのに役立ちます。
水が変わるとどうなりますか？
食品着色料の拡散に対する熱と密度の影響を比較します。 冷水と温水での拡散を並べて比較してみてください。 冷水では拡散がはるかに遅くなります。 スプーン1杯の塩を水に溶かしてから、食用色素を落とします。 着色は拡散しますが、塩水は比重が大きいため沈みません。 白熱灯などの熱源をガラスの片側に当てて、数分待ってから色を落とします。 それは対流に乗って、それによって目に見えるようになります。