Projets scientifiques sur la crème glacée

Quoi de mieux qu'une expérience scientifique amusante ? Celui qui est mélangé avec de la crème glacée! La crème glacée est savoureuse, mais saviez-vous qu'elle a aussi toutes sortes de potentiel d'apprentissage scientifique ? Du super refroidissement à la chimie, il y a beaucoup de science au sommet de ce cône.

Bulles flottantes à la racinette

Il n'y a pas de meilleure excuse pour faire flotter un root beer qu'au nom de la science. Cette tasse de bonté mousseuse recèle une multitude d'opportunités scientifiques à découvrir. Si vous vous êtes déjà demandé pourquoi un flotteur de root beer a autant de bulles et ce que vous pourriez faire pour changer cela, cette expérience est pour vous ! Il convient aux élèves du primaire et prendra environ 30 minutes à une heure si vous suivez une ou plusieurs variantes. (Remarque : La mesure du volume par déplacement convient aux élèves qui sont au moins au collège.)

• Expériences de glace carbonique
• L'expérience de la plante de pois de Gregor Mendel
• Expériences de tension superficielle pour les enfants

Matériaux

• Verre propre
• Biere de Racine
• Glace vanille avec et sans sucre
• Une tasse à mesurer pour les solides et une tasse à mesurer pour les liquides
• Ruban à mesurer (Conseil : pour les plus jeunes, procurez-vous ruban de masquage qui a une règle dessus, puis collez le côté du verre ou de la tasse avant de commencer l'expérience.)

Procédure de base

La procédure suivante s'adresse aux jeunes élèves qui peuvent mesurer avec un ruban à mesurer, mais ne peuvent pas faire le calcul pour déterminer le volume des substances.

1. Mesurez une tasse de crème glacée dans une tasse à mesurer. Ajouter la tasse de crème glacée dans le verre transparent.
2. Mesurez une tasse de root beer dans une tasse à mesurer. À la fin de l'expérience, vous voudrez voir combien de racinette vous avez pu ajouter à la crème glacée.
3. Ajouter lentement la bière de racine à la crème glacée. Vous voulez mesurer la quantité de mousse produite, mais vous ne voulez pas que la mousse dépasse le haut du verre.
4. Lorsque vous avez ajouté autant de root beer que possible sans que la mousse n'atteigne le dessus, mesurez votre verre.
   1. Combien y a-t-il de mousse ? (Utilisez le ruban à mesurer pour mesurer.)
   2. Combien de racinette pourriez-vous ajouter ? (Soustrayez combien il y a dans votre tasse à mesurer de la tasse avec laquelle vous avez commencé. C'est la quantité que vous avez ajoutée.)

Que ce passe-t-il?

Tout le monde sait que les bulles de la root beer sont des bulles de dioxyde de carbone. Cependant, vous êtes-vous déjà demandé ce qui se passe pour rendre la mousse qui… mousseuse ?

Solutions sursaturées : La racinette (et toutes les boissons gazeuses d'ailleurs) est sursaturée en dioxyde de carbone. Sursaturé est la façon scientifique de dire qu'il y a plus de soluté (dans ce cas de dioxyde de carbone) que la solution (dans ce cas, le liquide de la racinette) ne peut en contenir. Les solutions sursaturées sont décrites comme instables . Cela signifie qu'ils cherchent à libérer leurs solutés dès que possible, et c'est pourquoi vous entendez le sifflement du gaz qui s'échappe et voyez des bulles commencer à se former lorsque vous ouvrez une bouteille de boisson gazeuse. Sites de nucléation : Lorsque vous ajoutez de la root beer à la crème glacée, vous éliminez essentiellement les bulles de dioxyde de carbone de la root beer. Cependant, ce n'est pas le seul endroit d'où proviennent vos bulles mousseuses. La crème glacée contient également de l'air. Ces bulles d'air dans votre crème glacée fournissent sites de nucléation qui permettent aux bulles de dioxyde de carbone de se former et de croître. Tension superficielle : Avez-vous déjà remarqué que certaines des bulles dans un flotteur de root beer deviennent vraiment grosses ? C'est parce que certains ingrédients de la crème glacée abaissent la tension superficielle du soda afin que les bulles de gaz puissent se dilater, tandis que d'autres ingrédients piègent les bulles et les laissent en suspension dans votre boisson mousseuse. C'est un peu comme la façon dont les protéines piègent l'écume de mer dans l'océan.

Variantes

Faire des flotteurs de root beer n'est pas qu'un jeu d'enfant. Si vous voulez vous amuser davantage avec votre nourriture, essayez ces variantes qui vont de relativement faciles à plus difficiles.

Changer de procédure : Au lieu d'ajouter la crème glacée puis la root beer, ajoutez d'abord la root beer, puis la crème glacée. Cela change-t-il la réaction du tout ? L'effet de vos ingrédients : Essayez votre expérience plusieurs fois, mais utilisez une marque de crème glacée avec plus de sucre cette fois, puis une marque de crème glacée avec moins de sucre pour la suivante. Lequel produit le plus de mousse tel que mesuré par votre ruban à mesurer ? Que se passe-t-il lorsque vous utilisez des friandises glacées avec moins d'air comme de la glace ou du sorbet sans lait ? Assurez-vous d'utiliser la même quantité de friandises glacées pour chaque expérience afin d'obtenir des résultats plus fiables.

Mesurer le volume

Le moyen le plus simple de déterminer le volume de mousse produit est de faire l'expérience dans des béchers scientifiques dont le volume est marqué sur le côté. Cependant, si vous vous sentez particulièrement mathématique et que vous n'avez pas accès à un bécher scientifique, il existe un moyen de déterminer le volume de votre mousse en utilisant un peu de mathématiques et un raisonnement déductif.

1. Regardez sur l'emballage pour voir combien d'onces liquides votre tasse contient. C'est le volume total lorsque votre tasse est complètement remplie.
2. Ensuite, vous allez mesurer le volume d'une tasse de crème glacée en utilisant la méthode de déplacement. L'idée de la méthode de déplacement est simple. Si vous pouvez remplir le volume de votre tasse avec 10 onces d'eau, combien d'eau pouvez-vous verser dans votre tasse après avoir ajouté une boule de crème glacée ? Cette réponse est le volume de votre crème glacée.
   1. Vous devriez déjà savoir combien d'onces d'eau votre tasse contient. (Utilisez de l'eau car elle ne réagira pas avec la crème glacée.)
   2. Ajoutez une boule de glace dans votre tasse. Vous n'avez pas besoin de le mesurer à l'avance.
   3. À l'aide d'une autre tasse à mesurer, ajoutez de l'eau dans la tasse avec la crème glacée jusqu'à ce qu'elle soit complètement remplie. (Assurez-vous de garder une trace du nombre d'onces liquides que vous utilisez.)
   4. Soustrayez le total des onces liquides que vous avez ajoutées du total des onces liquides que votre tasse peut contenir. Par exemple, si votre tasse peut contenir 10 onces liquides et que vous avez pu verser huit onces liquides dans la tasse, votre crème glacée a un volume de deux onces liquides.

Crème glacée à la dépression du point de congélation

La dépression du point de congélation semble compliquée, mais un collégien qui prend au moins l'algèbre et est à l'aise avec le travail avec des variables devrait être capable de faire les calculs. La fabrication de la crème glacée prend environ 30 à 45 minutes.

Essentiellement, pour obtenir de la crème glacée, vous devez rendre la concoction crème-lait-sucre suffisamment froide pour qu'elle se congèle à l'état solide. De nombreuses recettes demandent que le mélange de crème glacée soit refroidi dans des glaçons additionnés de sel. En ajoutant du sel aux glaçons, vous abaissez la température à laquelle l'eau gèle, rendant ainsi les glaçons plus froids. Ceci est également connu comme Abaissement du point de congélation . La vidéo ci-dessous explique ce qui se passe chimiquement lorsque vous abaissez le point de congélation de l'eau.

Matériaux

• Crème en deux parties
• Une part de lait entier
• Sucre et autres arômes au goût
• Mixeur électrique
• Un petit bol en métal
• Un grand bol en métal (le petit bol doit tenir confortablement à l'intérieur)
• Glace pilée
• Tasses et cuillères à mesurer
• Thermomètre conçu pour une utilisation en laboratoire scientifique
• Divers sels de granulés de différentes tailles tels que le sel de table et sel gemme
• Chlorure de calcium, chlorure de magnésium, chlorure de sodium et/ou chlorure de potassium (disponibles dans les quincailleries sous forme de fonte glacée)
• Chronomètre ou minuterie

Procédure

1. Mélanger la crème, le lait, le sucre et les arômes dans le petit bol en métal.
2. Mettez le plus petit bol dans le plus grand bol, puis ajoutez de la glace dans le plus grand bol. Le petit bol doit être entouré de glace.
3. Versez délicatement une demi-tasse à une tasse de sel de table dans le plus grand bol avec la glace. La quantité exacte dépend de la taille de votre bol, mais l'idée est que vous vouliez au moins couvrir le dessus de la glace avec du sel.
4. Notez votre température initiale.
5. Démarrez votre minuteur.
6. Commencez à utiliser le batteur électrique pour mélanger les ingrédients de la crème glacée. Faites attention à ne pas trop battre ou vous aurez de la crème fouettée avant que la crème glacée ait le temps de se former.
7. Prenez des mesures de température à intervalles d'une minute.
8. Arrêtez-vous lorsque vous avez de la crème glacée qui a la consistance d'une pâte molle.
9. Répétez l'expérience avec du sel gemme. Si vous avez le temps, vous pouvez répéter l'expérience avec le type de sel utilisé dans une allée pendant l'hiver. Cependant, pour des raisons de sécurité, ne mangez pas la crème glacée que vous préparez avec de la fonte à glace.

Questions à considérer

1. Quel type de sel a donné la crème glacée le plus rapidement ?
2. Existe-t-il une relation entre la taille des granules de sel et la vitesse à laquelle la crème glacée se solidifie ?
3. La quantité de sel que vous ajoutez fait-elle une différence dans la rapidité avec laquelle la crème glacée est préparée ou dans la baisse de température ?
4. À quel point la glace doit-elle être froide pour produire la crème glacée parfaite ?

Calculs de la dépression du point de congélation

La formule pour l'abaissement du point de congélation est la suivante.

Calculez la quantité de sel (le soluté) nécessaire pour abaisser le point de congélation de l'eau (le solvant) de 0˚C à -20˚C.

Calculez combien de grammes de sel sont nécessaires pour créer une dépression du point de congélation de -20 °C pour 250 g de glace.

Si vous souhaitez effectuer les mêmes calculs en utilisant une quantité différente de glace ou différents types de sel au lieu de simplement NaCl, les ressources suivantes peuvent vous aider à trouver les bons nombres à utiliser :

• Van't Facteur de Hoff - Cette vidéo vous guide tout au long du processus de recherche du facteur de Van't Hoff pour n'importe quel composé.
• Masse moléculaire - Cette page avec une vidéo explique comment trouver le poids moléculaire de n'importe quel composé.

Glace Avec Glace Sèche Maison

Il est clair que pour faire de la crème glacée, vous devez la mettre dans quelque chose de vraiment froid pour changer le mélange de crème et de sucre en quelque chose de solide. Alors que la plupart des recettes demandent du sel et de la glace, les plus aventureux peuvent essayer de faire de la crème glacée avec de la glace sèche maison. Glace carbonique est en fait du dioxyde de carbone congelé. Alors que vous pouvez obtenir que votre combo sel et glace atteigne environ -20°C, la glace sèche est d'environ -78,5°C. Les températures plus froides vous aideront à faire votre crème glacée beaucoup plus rapidement !

Puisque vous travaillez avec de la neige carbonique, cette expérience est destinée aux élèves du secondaire. Alternativement, un adulte peut faire la démonstration pour les plus jeunes. Bien que le temps puisse varier, cette expérience prend environ 20 à 30 minutes à réaliser.

Matériaux

• Extincteur à dioxyde de carbone
• Sac en tissu (vous pouvez utiliser une taie d'oreiller, une chaussette ou quelque chose de similaire)
• Du ruban adhésif ou du ruban électrique solide
• Grand bol en métal
• Petit bol en métal ou boîte en métal pouvant accueillir un mélangeur électrique et s'adapter à l'intérieur du plus grand bol en métal
• Mixer
• Crème en deux parties
• Une part de lait
• Sucre ou autres arômes au goût
• Lunettes de sécurité et gants de travail

Procédure

1. Mélanger la crème, le lait, le sucre et l'arôme dans le petit bol en métal.
2. Collez votre sac en tissu sur la buse de votre extincteur. À ce stade, vous voudrez commencer à porter vos gants et vos lunettes de travail.
3. Relâchez tout le dioxyde de carbone dans le sac. C'est en fait de la glace sèche !
4. Ajoutez la neige carbonique dans le grand bol, placez le plus petit bol dans la neige carbonique et commencez à mélanger votre crème glacée jusqu'à ce qu'elle atteigne le stade de service doux.

Précautions de sécurité importantes

Assurez-vous que la glace sèche ne pénètre pas dans la crème glacée. Si c'est le cas, vous pouvez toujours faire l'expérience de la glace carbonique, mais ne mangez pas la crème glacée. De plus, vous ne devez pas toucher la glace sèche à mains nues. Utilisez toujours des gants, ou vous pouvez également utiliser des pinces.

Crème glacée amusante

La crème glacée est comme la parfaiteexpérience de chimieen attente de se produire. Que vous souhaitiez simplement faire de la crème glacée, l'ajouter à autre chose ou travailler pour tester la recette et les additifs parfaits, les possibilités sont presque infinies. Assurez-vous de tenir un journal de bord et n'oubliez pas de ne pas manger votre crème glacée si l'un des produits chimiques pénètre dans votre expérience.