紅酒變身術!國中理化教你「提煉出火焰」的科學魔法

我是科學訓練師桑子研。每天攏是實驗啦!

從紅酒裡面提煉出透明的液體,點火了後,會燒出青色的火焰… 這聽起來好像煉金術,有點成熟的實驗,其實是國中理化課會教的科學方法,叫做「蒸餾(tsing-liu̍)」。

這篇文章就是要透過紅酒的蒸餾實驗,帶大家來一探究竟,看液體是按怎變做氣體,擱再變做液體,這種「變身」的奇妙性質。這個實驗是製酒、香水、還有提煉石油等等,支撐咱生活的重要技術的基礎喔!

做實驗多少有危險,毋過只要照著正確的步驟,注意安全,科學的趣味你絕對會「煞到」(sànn-kàu,喜歡上)!特別是第一次指導這實驗的老師,我有很仔細地把安全注意事項整理出來,請你們作參考。來吧!咱作伙出發,來一趟科學魔法世界的旅行!


實驗準備:來收集魔法道具囉!

首先,來介紹這擺實驗會用到的「家私」(ka-si,工具):

有枝仔的圓底燒瓶(枝付き丸底フラスコ)、試管(sì-kóan)3支、燒杯(sio-pue)、架子(スタンド)、瓦斯噴燈(ガスバーナー)、三腳架(三脚)、石棉心網(金網)、有橡皮塞的溫度計(ゴム栓付き温度計)、紅酒、火柴、滅火桶(もえさしいれ)、濕布(濡れ雑巾)、棉紗手套(軍手)、護目鏡(保護メガネ)

這擺咱用的紅酒底遮。實驗會成功,「眉角」(mê-kak,訣竅)就在於酒精濃度。咱這次準備的是酒精濃度14%的紅酒(amazon)。這個濃度後面會很有用喔!

上重要的代誌!安全做實驗的約定

安全措施是第一優先。這個實驗特別多燙傷的意外,所以要非常小心。 我嘛有準備上課會用到的簡報,你可以一邊看圖一邊確認注意事項。▶上課簡報底遮

開始動手!從紅酒提煉寶物的步驟

步驟一:前置處理和心理準備

將紅酒分裝成每支試管10毫升,發給各組。一定要戴棉紗手套和護目鏡!架設好實驗器具。這個實驗要注意的點很多,也有燙傷的風險,建議老師先做一次示範(演示実験)會卡安全。先把紅酒分裝成每支試管10毫升,當天才會進行得卡順利。會分裝10毫升是有原因的啦。若酒精濃度卡低,差不多11%的話,裝13毫升左右會卡好。計算後面會講。

步驟二:紅酒倒入燒瓶

有枝仔的燒瓶,枝仔要朝上,倒入紅酒的時,毋通讓紅酒流到枝仔裡面去。溫度計的尖端要設定在燒瓶枝仔的根部附近。為啥溫度計愛放這個位置?就是為著準確量測剛從液體變氣體的蒸氣溫度啦!

這個實驗是在跟時間賽跑,時間非常趕。準備和收拾可能需要分工合作。棉紗手套是用來換取熱的橡皮管時,防止燙傷。

順帶一提,目標是收集到1毫升的液體,這擺我是講差不多試管底0.5公分高(小指頭指甲的長度)。用紅酒,卡看會清楚無色透明的液體積起來的樣子,變化就卡明顯,這個方法很推薦喔!固定燒瓶的夾子,重點是夾在枝仔**「分岐點的上方」**。若是夾佇下面,好不容易變氣體的酒精會冷卻又變回液體,效率就變差了。

步驟三:開始加熱囉!

毋通袂記放**「沸石(hùt-chio̍h)」**!燒瓶底下一定要墊石棉心網,毋通讓火焰集中在某一個點。一邊調整瓦斯噴燈的火力,一邊觀察溫度變化。

收集液體的試管,橡皮管的頭毋通「篤(to̍k,觸碰)」到,要讓它浮起來差不多1公分。橡皮管若是彎曲,很危險,要讓它直直的。

來,這時上場的「沸石」。這是為著防止液體突然像爆炸一樣沸騰,叫做「突沸(to̍k-hùt)」,像一個「顧身符(kò͘-sin-hû,護身符)」一樣。沸石表面的小凹凸,會幫助氣泡平穩地產生。關於#突沸 的詳細現象,看這個影片會卡清楚。

開始加熱了後,溫度計的數字袂馬上爬起來。因為量的是氣體的溫度,液體熱起來了,嘛袂馬上反應。毋過,開始沸騰了後,溫度會一下子衝高!這個瞬間毋通錯過喔。

步驟四:收集液體

溫度超過70℃的時,枝仔開始會凝結出液體。用試管收集液體,每一支1毫升,總共3支。換試管的時,連同燒杯整個移動會卡順。

為啥酒精會比水卡早就變氣體出來?這是因為物質從液體變氣體的溫度,就是「沸點(hùt-tiám)」,毋相同啦。水的沸點是100℃,酒精(乙醇)的沸點差不多78℃。想像像是「忍耐熱水澡」比賽,酒精先生卡早就受袂條(siū bē-liáu,受不了)衝出來的樣子。

溫度超過70℃,卡早就衝出來的酒精蒸氣在枝仔的部分冷卻,又變回液體滴落。收集這個就是蒸餾。第一支試管滿了,連同燒杯趕緊換第二支。這個時,管子會燙,所以戴手套卡安全。

步驟五:實驗結束!上危險的時刻

熄火的頭前,或者是熄火了後,一定要趕快將橡皮管從試管拔出來。熱的橡皮管毋通放在裝水的燒杯,愛放在濕布頂。這「絕對」愛記好!若是連著橡皮管就熄火,燒瓶內的氣體會急速冷卻縮起來,像吸塵器一樣把周圍的液體吸進去,這個現象叫做「逆流(gi̍k-liû)」。冷水流進熱燒瓶,溫差會讓玻璃破掉,這是非常危險的狀況。

#逆流 有多恐怖,看這影片就知。

燒瓶把液體吸上去了。

有學生會「毋小心」(m̄-sió-sim,不小心)將熱的橡皮管浸到水裡,這嘛很危險。放在濕布頂面就卡安全,可以慢慢冷卻。

驚人的結果!提煉出來的液體是啥物?

來,咱來檢查收集到的3支液體。

燃燒試驗:將第1支和第2支液體滴在蒸發皿,火柴靠近… 啪一下,燒出青色的火焰!這證明裡面有酒精。

冷卻效果:滴一點在手指頭,感覺「涼涼(liâng-liâng)」的。這是液體蒸發的時,從皮膚帶走熱量,叫做「氣化熱」的現象。夏天「沃水(ak-chúi,灑水)」會涼快,就是這個道理。

氣味變化:有消毒藥水「沖沖(chhong-chhong,刺鼻)」的酒精味,裡面擱有一點點紅酒的甜味。看來香氣成分嘛作伙蒸餾出來囉!

這擺的紅酒酒精濃度是14%,所以發給的10毫升裡面,差不多有1.4毫升的酒精。所以,沸點卡低的酒精卡多,第1支試管差不多攏是酒精,第2支是酒精和水,沸點卡高的水變成主要成分的第3支就卡袂著火。若是用酒精濃度11%的紅酒,一開始準備的量差不多14毫升會卡好,

14×0.11=1.54毫升

按呢,每一支收集1毫升的時,就會變成酒精、酒精和水一半一半、水。

這樣結果會卡理想。紅酒蒸餾實驗是利用沸點毋同來分離混合物,這是一個學到科學基本觀念的絕佳機會。同時,從逆流和突沸的現象,嘛會教咱科學的嚴謹和安全管理的重要。拜託大家,注意安全,享受這個滿足好奇心的精采體驗!

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