Hvad sker der, når du tilføjer en dråbe madfarvning til koldt vand?

Madfarve illustrerer diffusion i vand. Diffusion er blanding af molekyler på grund af deres tilfældige bevægelse, hvad enten det er i en væske eller i en gas. Da molekyler i koldt vand har mindre kinetisk energi end i varmt vand, er diffusionsprocessen meget langsommere end i varmt vand. Men madfarve kan også vise bevægelse, der ikke er tilfældig, såsom omrøring af vandet ved konvektion.

TL; DR (for lang; læste ikke)

TL; DR : Madfarve, der er føjet til midten af et bæger med koldt vand, synker ned i bunden. Hvis du omrører det kolde vand, eller tilsætter farvelægningen til varmt vand, diffunderer det meget hurtigere.
Diffusion Mechanism -

Diffusion kræver ikke omrøring, såsom omrøring, selvom omrøring fremskynder hastigheden behandle. I tilfælde af madfarvning i vand er vandet opløsningsmiddel, mens madfarve er opløst. Når de er blandet, laver de en løsning. Diffusion tager tid, skønt hvor meget tid afhænger af den kinetiske energi i molekylerne, der tilfældigt hopper mellem hinanden. Denne tilfældige hoppning - kaldet brownisk bevægelse - er resultatet af atomerne vibrerer, hvilket de gør hurtigere og hårdere, jo varmere de er. Slutresultatet af disse bevægelser over tid er den endelige, ensartede løsning.
Blanding efter forskel i specifik tyngdekraft
••• Dankingphotography /iStock /Getty Images

Madfarven har en lidt højere specifik tyngdekraft eller relativ massefylde end vand, så før det har tid til at diffundere, har det en tendens til at synke i vandet. Når vandet er koldt, og diffusionshastigheden er langsommere, forbliver mere af madfarven sammen i en dråbe, der falder til bunden af beholderen. Efterladt alene og uforstyrret kan det danne et lag i bunden; på grund af brownisk bevægelse, er der dog ikke en skarpt defineret grænse mellem vandet og farvelægningen. Den tilfældige bevægelse af molekylerne diffunderer gradvist farven i vandet. Omrøring vil fremskynde diffusionsprocessen.
Blanding ved konvektion -

Hvis beholderen med vand er varmere eller køligere end den omgivende luft, udvikler den konvektive strømningsmønstre, når vandet nærmer sig omgivelsestemperaturen. I tilfælde af koldt vand i et varmt miljø leder siderne af beholderen varme til periferien af vandet. Det kølige, tættere vand i midten synker. Madfarve, der tilføjes til denne synkende midterste søjle, vil ride den konvektive strømning til bunden af beholderen, men derefter vil den også ride strømmen op i siderne, tilbage til toppen for at cykle rundt igen. Denne strøm tjener til at omrøre opløsningen og fremskynde diffusionen.
Hvad sker der, når vandet ændres?

Sammenlign effekterne af varme og densitet på diffusionen af madfarve. Prøv en sammenligning af diffusion i koldt vand og i varmt vand side om side. Diffusionen vil være meget langsommere i det kolde vand. Prøv at opløse en halv skefuld salt i vand, og slip derefter madfarven. Farvningen diffunderer stadig, men den synker ikke, fordi saltvandet har en højere specifik tyngdekraft. Prøv at placere en varmekilde, såsom et glødelys, mod den ene side af glasset, og vent et par minutter, før du taber farvelægningen. Det vil ride - og derved synliggøre - den konvektive strøm.