Einfaches Experiment mit eingelegten Eiern zur Demonstration der Diffusion

Ein Experiment für zu Hause oder im Klassenzimmer zeigt, wie sich Zeit und Temperatur auf die Diffusion auswirken.

Eingelegte oder eingelegte Eier werden von Kulturen auf der ganzen Welt genossen. Es gibt eingelegte Rübeneier aus Pennsylvania Dutch, Eier nach deutscher Art mit einer kräftigen Dosis Senf und asiatische Rezepte, die Reisessig und Sojasauce verwenden, um nur einige zu nennen. .

Die Grundlage jedes Rezepts ist das Marinieren von hartgekochten Eiern in Essig oder Salzlake, wodurch die Eier gehärtet werden, indem das Eiweiß durch Diffusion ausreichend gesättigt wird. Im Amerikanisches Journal für PhysikIm Auftrag der American Association of Physics Teachers von AIP Publishing herausgegeben, wurden Forscher der University of Nebraska-Lincoln dazu inspiriert, auf einfache und quantifizierbare Weise zu demonstrieren, wie Diffusion funktioniert.

„Wir wollten ein Experiment für MINT-Schüler (Naturwissenschaften, Technik, Ingenieurwesen und Mathematik) der Ober- und Mittelschule entwickeln, um ihnen auf einfache visuelle Weise zu zeigen, wie Rundfunk funktioniert, und um sicherzustellen, dass das Experiment einfach zu Hause durchgeführt werden kann Kinder können selbstständig das Senden lernen“, sagt Co-Autor Carson Emeigh.

Vergleich der Farbeindringung in Eiweiß bei verschiedenen Temperaturen. Bildnachweis: Carson Emeigh, Hyeonggeun Luke Bak, Dilziba Kizghin und Haipeng Zhang

Angetrieben durch Wärmeenergie tritt Diffusion auf, wenn sich Atome, Moleküle oder andere Partikel in einem Fluid (Luft oder Flüssigkeit) im Laufe der Zeit vom höchsten Konzentrationspunkt zum niedrigsten ausbreiten. Die Diffusion wird umfassend für eine Vielzahl von Anwendungen untersucht, von Flugzeugtriebwerken bis hin zur Arzneimittelentwicklung.

In ihrem Experiment verglichen die Forscher die Penetrationsgrade von roter Lebensmittelfarbe in geschältes, hart gekochtes Eiweiß bei drei verschiedenen Temperaturen: Kühlschranktemperatur (40 F), Raumtemperatur (70 F) und in einem kalten Umluftofen (140 F). .

Jedes Ei wurde zu einer vorbestimmten Zeit (eine Stunde, drei Stunden, fünf Stunden, acht Stunden oder 24 Stunden) aus der Lösung entfernt, mit einem Eierschneider halbiert und abgebildet. Über dem Lichtkasten wurde eine Digitalkamera auf einem Stativ platziert.

Die Studie zeigte, dass der Farbstoff mit jedem zunehmenden Zeitintervall tiefer in das Eiweiß diffundierte, wobei die Diffusion bei höheren Temperaturen schneller erfolgte.

Das Experiment kann für zu Hause oder im Klassenzimmer vereinfacht werden, indem anstelle eines Heißluftofens ein Suppentopf oder ein Slow Cooker verwendet wird, und die Eier können im Voraus zubereitet werden, sodass die Schüler alle Messungen gleichzeitig durchführen können. Manuelle Penetrationsdistanzmessungen können das bildgebende Verfahren ersetzen. Sojasauce oder Marinade nach Wahl des Schülers können anstelle der Lebensmittelfarblösung verwendet werden, sodass die Schüler die Unterschiede in der Diffusion „schmecken“ können.

Referenz: „Pickled Eggs: An Engaging Quantitative Demonstration of Diffusion“ von Carson Emeigh, Hyeonggeun Luke Bak, Dilziba Kizghin, Haipeng Zhang und Sangjin Ryu, 23. März 2022, Amerikanisches Journal für Physik.
DOI: 10.1119/5.0062178