在家做化学实验
科学越来越多地由一大群人在又大又贵的实验室里用高科技仪器进行研究。这种科学并没有错;许多伟大的发现都出自这些实验室。然而,仍然有许多问题可以在较小的规模上提出和回答。化学和物理是利用桌面科学来探索的伟大学科。
非牛顿流体
非牛顿流体在压力下改变粘度。牛顿流体在给定的温度和压力下以恒定的速率流动,并且始终保持其容器的形状。非牛顿流体在受到撞击、摇动或受到突然的压力时,会改变其物理性质。一些非牛顿流体在受到应力时变厚。这就是生奶油背后的原理,也解释了为什么搅拌肉汁会使它变稠。其他液体在压力下会变得不那么粘稠,这就解释了为什么摇晃或撞击番茄酱玻璃瓶会使酱汁移动。
简单的非牛顿流体可以由两份干玉米淀粉和一份水混合而成。慢慢加水,搅拌至淀粉呈液体状。然后,对液体施加不同类型的压力,看看它会有什么反应。
强壮的解决方案
当从生的鸟蛋中取出坚硬的外壳时,鸟蛋就像一个巨大的人类细胞,包含细胞核、细胞质和一层能够渗透的半透膜。然后鸡蛋可以作为一个模型来研究梯度渗透压,也叫强壮. 把鸡蛋放在低渗溶液中(溶液中的离子浓度比鸡蛋内部的离子浓度低)会使鸡蛋吸收水分。同样,在高渗溶液中,鸡蛋会排出水分。渗透压的作用是平衡鸡蛋膜上的离子浓度。人类细胞也可以经历同样的过程。在医院里,通过静脉注射(直接进入静脉)的药物应该与血液接近等渗。否则,血细胞会对紧张性的变化做出反应,这会引起很大的疼痛。
将生鸡蛋放在杯子或碗里,用醋(约5%的醋酸溶液)覆盖。在24小时内,鸡蛋的碳酸钙外壳会溶解,留下一个“裸蛋”,可以放在各种溶液中测试其补液性。
如果你曾经喝过含糖果汁或苏打水,一小时后又感到口渴,这个实验可以帮助解释原因。有关“裸蛋”的进一步说明和照片可以在俄亥俄州托莱多市的想象站(Imagination Station)科学博物馆找到。[1]
酸碱化学
现实世界的应用程序
虽然自制科学项目可能看起来不如用高倍显微镜、望远镜或粒子对撞机进行的实验,或不如这些实验令人兴奋,但学会生成高质量的数据并适当地评估它可以使任何实验室设置成功,即使它是一个家庭厨房。
神经科学家V.S.拉马钱德兰(V.S. Ramachandran)以在由昂贵仪器主导的领域使用低技术方法而闻名。例如,他研究病人幻肢疼痛并假设过去控制肢体的大脑部分现在对来自面部的神经刺激做出反应,这是造成幻肢疼痛的原因。他用棉签触碰病人的脸,并问他们有关幻肢的问题,以此绘制出他们的大脑图。他只使用核磁共振成像来验证棉签实验的结果。然后,他能够通过在镜子前做简单的练习来教许多病人如何缓解幻肢疼痛。
拉马钱德兰“在他的同行中享有盛名,因为他能够解决神经科学中一些最神秘的谜题。”[3]
参考文献
- 想象力,T。如何制作裸蛋.从检索http://imaginationstationtoledo.org/content/2011/04/how-to-make-a-naked-egg/
- 斯坦福大学,O。红卷心菜实验室:酸和碱.从检索http://web.stanford.edu/~ajspakow/downloads/outreach/ph-student-9-30-09.pdf
- Colapinto, j .(2009)。脑游戏。《纽约客》.