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往彩虹糖上倒一滩水之后,大家都惊呆了!这是什么原理?

2016-08-23 23:45 果壳问答

Q

彩虹糖在盘中融化成五彩圆是什么原理?

这是什么原理,为什么不原地融化或向外扩散?

并且大家注意图片三点钟方向,倒水时水已经撒到圆圈外面了,颜色竟然一点也不往外扩。


A
窗敲雨   

我自己也做了一下。基本上,可以做出网上视频里常见的现象,做出色彩分明的彩条是没有问题的。不过就是没那么快,我做的差不多冷水需要2分钟时间,热水虽然时间短一点,但也真没短多少。由此看来动图是加速的(要我做动图我也得加速……而且得玩儿命抽帧)另外也不能完全保证彩条非常整齐。

下面是一个毫无疑问是加速了的动图(实际用时约2min):


大盘子(基本上是平的):


彩条都挤在一起,这个和微博上的动图不太一样,不确定是不是用水量的问题(或者说盘子不平之类的问题)。从实际做的效果以及其他一些视频的效果来看,确实是应该各个方向的扩散都有的。

我觉得实验现象支持我下面提到的密度梯度导致对流的解释,可以看出彩色的部分都是下沉并向外推开的。

(标一下高密度溶液的流向)


(彩色的部分沉在下面)

翻了一下,原始出处是这里:https://www.instagram.com/p/BI6vFcBATrG/

事实上,在英文互联网上类似的儿童实验并不少见,有的复杂些,有的简单些,但现象比较类似,所以我倾向于认为这个现象是真实存在的。大家也可以自己DIY一下。

那为什么颜色混在一起,而且往中间走呢?

很多地方其实都没有给出解释(哄小孩玩的就不解释了吗喂),我看到的解释里面,我觉得比较合理的是:这不是扩散本身的作用,而是密度梯度造成的对流

也就是说,在糖放到水里面的时候,一开始的溶解扩散并没有明显的方向性,周围都会溶解了糖,而且这里所用的食品色素因为水溶性不错,所以也都会溶出。但是,单纯的扩散没那么快,所以在糖果的附近,水会形成比较高浓度的糖水溶液,导致密度增加。

围绕糖果周围的高浓度糖水不会静止在原地,而会“下落”,并向外扩散。这个平缓的对流也会带动着溶在糖水里的色素往中间走。其实如果没有阻拦的话,往各个方向的延伸应该都是对等的,只不过这里是在别的方向上都受到了阻碍,只有向中心的方向能够比较不受阻碍地延伸下去。

如果说彩条纯粹是由分子扩散导致的,那么颜色不混在一起确实不科学,但如果彩条是因为液体流动导致的就不一样了,这个实际流动没有多快,平缓的层流的时候,各部分液体本来就不容易混在一起,而且横向彩条挤在一起之后应该也没有什么明显的密度梯度,这时才轮到扩散上场,然而依靠扩散把颜色混合均匀的速度可就要慢得多了。

A
Topp  

看完@窗敲雨 的答案后,去超市买晚饭一进门就看见M&M,算神启吧,于是我就果断买了一瓶+一次性碟子回来实验。

第一次非常失败,没想到桌子不平且糖豆待不住(应该买彩虹糖的),不过还是有一些结果的:

1.动图里倒水之后是快放,实际没那么快。(其实看后面的手能看出来)

2.动图由于画质下降显得颜色均匀,实际颜色没那么均匀

3.可以形成明显分界

4.重力影响挺大的,题图那个动图可能中间低一点。

第二次上脚架用90微拍,不过好多细节没拍到,而且忘记关空调,影响还是不小的。图省事做了个动图,其实单帧间隔是不同的。

第三次换50mm拍,约10秒1张,手动计时,拍了5分钟,不过不是先放糖豆再倒水,而是把糖豆放到水里效果图:


由于文件大小限制,这里的动图只抽取了前几帧

下次考虑用彩虹糖,然后想想怎么把桌面弄平……

PS:所有实验道具能吃的均被吃掉,没有浪费。


一个AI

如果你觉得实验很好看,那看完就赶紧开吃吧。不然的话……


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