自制的冰棒为啥只有一端甜2012-6-24-2-3-300.doc

自制的冰棒为啥只有一端甜？ ——糖溶液结冰以后 广州市协和小学 余铮莹 梅宏杰 高弘毅 苏子恒 指导老师：陈哲 孙宏 问题的由来： 炎热的夏天，我在家尝试自己制作美味的冰棒。我的制作的过程是把白糖水倒入纸杯里，中间放一根小木棒，再放入冰箱冷冻，非常简单。冰棒制作虽然成功了，但在品尝的时候，我发现每根冰棒好像都只有一端（下端）是甜的，另一端（上端）却没有多少甜味。 这是什么原因呢？在老师的指导下，我们几个好朋友组成了科学探究小组，开始了研究。 第一步：确认冰棒两端不一样甜： 我们知道人的感觉不是完全准确的，为了排除感官带来的误差。我们采用了更加科学的“品尝”方法： 1、小组四个同学回家做同一个实验，相当实验重复4次，同时可以排除由于个人味觉差异带来的误差； 2、用来制作冰棒的白糖水必须是糖全部溶解后再冷冻，排除糖没有完全溶解沉淀到下端引起甜度不均匀的可能； 3、把在做好的冰棍从中间横切成两段，分别放在两个杯子里，等冰完全融化后再品尝糖水的甜味。 4、品尝时糖水时，先用吸管蘸取几滴糖水放到舌头的前端尝出甜味，然后再用清水漱口，重复一次。 经过这样严格的“品尝”实验，我们四个同学的发现都是一样的：冰棍的上端没有下端甜。可见自制的冰棒的确是两端甜度不同。 虽然我们可以用舌头尝出冰棒两端的甜度不同，但差距到底有多大呢？老师买来专门测量甜度的糖度计，测量了几个横切冰棒不同部分的含糖量。 我们分别把多个冰棒横切2段或3段，等每段都融化后用糖度计测量含糖量。最后得到如下数据： 编号 1号 2号 3号 4号 5号 6号 7号 上段 4% 3% 4.6% 6% 5.5% 7.7% 7% 下段 8.8% 6.5% 8.6% 7.4% 7.4% 13% 10% 浓度差 4.8% 3.5% 4% 1.4% 1.9% 5.3% 3% 编号 8号 9号 10号 11号 12号 上段 8% 3.2% 3.2% 5.4% 5.7% 中段 8.2% 16.2% 2.8% 5.2% 13.4% 下段 12% 14% 5.6% 10.2% 11.4 *糖度用百分数来表示，指的是100克糖溶液中，所含糖的溶解克数 用糖度计测量的结果和我们品尝的结果一致，所以可以肯定自制的冰棍两端不一样甜，也可以说自制的冰棍两端含糖量不一样。 第二步：探究原因： 为什么自制的冰棍两端含糖量不一样呢？我们非常疑惑，我们知道糖在水中溶解以后，糖分子的分布是非常均匀的，溶液内各部分含糖量是完全一致的。为什么糖溶液结冰以后就会出现不同部分含糖量的差异呢？ 为了搞清楚糖溶液在结冰时到底发生了什么变化，我们用有颜色的红糖代替白糖，制成了含糖量为3.5%红糖溶液。然后再把红糖溶液倒入透明塑料杯中放入冰箱冷冻。接下来，我们每隔半个小时就拿出来看一下。下面是我们的发现： 1、杯子中的糖溶液结冰是按照由外向内、从上到下的顺序慢慢冻结的； 2、等到红糖溶液完全结冰后，从外表观察冰棒内部的颜色比外部似乎要深一些； 为了进一步确认第2点发现，我们用锯子把红糖冰纵切成左右两半（如图），红糖冰的中间偏下的部分颜色较深，周围颜色较浅。我们认为颜色深的部分含糖量应该比颜色浅的部分要大。为了取得准确的数据，我们把其中一块红糖冰又做了一次纵切，得到一块红糖冰的“切片”，然后把这个“切片”分成9部分。等这9小块冰分别融化成糖水后，测量出它们的糖度（标注在下图中）。 从观察和测量的结果来看红糖冰含糖量最高的地方是中心和中心偏下的位置，这些地方是最后结冰的位置；红糖冰外侧含糖量比较低，特别是上部，而这些地方是较早结冰的位置。 由上面的分析，我们似乎发现了红糖冰各部分不同甜度的原因：红糖冰各部分含糖量与结冰顺序有关，较早结冰的部分含糖量低，最后结冰部分含糖量高。 白糖溶液结的冰是否也是这样呢？我们按照红糖冰的实验方法用含糖量为9%的白糖溶液也做了一次。发现白糖冰的结冰顺序和红糖冰一样。白糖冰“切片”各部分的含糖量的分布和红糖冰一样（测定数值标在图上）。 由此，我们得出以下结论： 糖溶液结冰后，糖的分布不均匀，冰内各部分含糖量的高低与结冰顺序有关，较早结冰的部分含糖量低，最后结冰的部分含糖量高。 同时我们认为：由于糖冰的上部含糖量低于原糖溶液，这说明糖溶液中较早结冰的部分在结冰前把一部分糖“排除”了出去。而被“排除”的这些糖让剩下依然没有变成冰的糖溶液含糖量大大提高了。最后这部分含糖量很高糖溶液也结成冰，就形成含糖量高的中心。也就是说，糖溶液结冰的过程就是依次“排”糖的过程。 三：进一步思考： 实验做完后，我们还有一个很大的疑问。为什么糖溶液结冰过程中会“排”糖呢？在网上我们查到以下的资料： 糖水结冰时会产生使糖与水分离的作用。糖水溶液在低温凝固时是物以类