식용 색소는 물의 확산을 나타냅니다. 확산은 액체 든 기체 든 상관없이 무작위 운동으로 인한 분자의 혼합입니다. 냉수에있는 분자는 온수보다 운동 에너지가 적기 때문에 확산 과정은 온수보다 훨씬 느립니다. 그러나 식용 색소는 대류에 의한 물의 교반과 같이 무작위가 아닌 움직임을 나타낼 수도 있습니다.
TL; DR (너무 긴; 읽지 않음)
TL; DR: 찬물 비커 중앙에 첨가 된 식용 색소가 바닥으로 가라 앉을 것입니다. 찬물을 저어 주거나 미지근한 물에 색을 더하면 훨씬 빨리 퍼집니다.
확산의 메커니즘
교반은 과정을 가속화하지만 확산에는 교반과 같은 교반이 필요하지 않습니다. 물에 식용 색소의 경우 물은 용제이고 식용 색소는 용질입니다. 혼합되면 솔루션을 만듭니다. 확산에는 시간이 걸리지 만, 얼마나 많은 시간이 서로간에 무작위로 튀는 분자의 운동 에너지에 따라 달라집니다. 이 무작위 바운싱 (브라운 운동이라고 함)은 원자가 진동하기 때문에 발생하며, 원자가 더 뜨거울수록 더 빠르고 세게합니다. 시간이 지남에 따라 이러한 움직임의 최종 결과는 최종적이고 균일 한 솔루션입니다.
비중 차별 혼합
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식용 색소는 물보다 비중 또는 상대 밀도가 약간 더 높기 때문에 확산 시간이되기 전에 물에 가라 앉는 경향이 있습니다. 물이 차가워지고 확산 속도가 느리면 더 많은 식용 색소가 용기 바닥으로 떨어지는 깃털에 함께 머물러 있습니다. 그대로두고 방해받지 않으면 바닥에 층을 형성 할 수 있습니다. 그러나 브라운 운동 때문에 물과 착색 사이에 뚜렷하게 정의 된 경계가 없습니다. 분자의 무작위 운동은 점차적으로 색을 물로 확산시킵니다. 교반은 확산 과정을 가속화합니다.
대류에 의한 혼합
물이 담긴 용기가 주변 공기보다 따뜻하거나 차가 우면 물이 주변 온도에 가까워 질 때 대류 패턴이 발생합니다. 따뜻한 환경에서 냉수의 경우 용기의 측면이 물 주변으로 열을 전달합니다. 중앙의 차갑고 밀도가 높은 물이 가라 앉습니다. 이 가라 앉는 중앙 기둥에 첨가 된 식용 색소는 용기의 바닥으로 대류 흐름을 타게되지만, 그 다음에는 흐름을 측면 위로 올라 갔다가 다시 위로 돌아가 다시 순환합니다. 이 흐름은 용액을 교반하여 확산을 가속화합니다.
물이 바뀌면 어떻게됩니까?
열과 밀도가 식용 색소의 확산에 미치는 영향을 비교합니다. 냉수와 온수에서의 확산을 나란히 비교해보십시오. 냉수에서는 확산이 훨씬 느려집니다. 반 스푼의 소금을 물에 녹인 다음 식용 색소를 떨어 뜨립니다. 착색은 여전히 확산되지만 바닷물은 비중이 높기 때문에 가라 앉지 않습니다. 백열등과 같은 열원을 유리의 한쪽에 대고 몇 분 정도 기다렸다가 색을 떨어 뜨립니다. 그것은 대류 흐름을 타고 가시적으로 만들 것입니다.