趣味STEAM教育:烘烤冰激凌,同时不让它们融化?

好奇心令人惊叹,可以推动发明和创新。许多科学项目都是由科学家去询问事物是如何工作的,或者事物为什么以某种方式工作而开始,然后用科学或工程实验来找到问题的答案。

以下简单而具有创造性的STEAM活动,孩子们通过制作涉及科学原理的东西,可以看到“奇怪但真实”的科学!

烘烤冰激凌,同时不让它们融化?

一、介绍

把“烘烤冰激凌”活动当作是一项有趣的厨房化学活动,你将学习到更多有关于绝缘体的知识,并制作出一道美味的甜品!

你有烘烤过冰激凌吗?一个隔热袋子或者是冷却器,可以使冰激凌保持原有的温度。运用相同的原理,在热烤箱里烘烤冰激凌,拿出来却还是冰冻的,这种现象可能发生吗?这项活动将会教你如何完成。

项目时间:45分钟到1小时,核心概念:热绝缘体,热量

二、用料

材料:

  • 两个可以放进冰箱的圆碗,最好是相同的两个碗
  • 塑料保鲜膜
  • 冰激凌
  • 勺子
  • 冰箱
  • 海绵蛋糕,直径比圆碗的长一寸
  • 在室温下的三个鸡蛋
  • 半杯白砂糖
  • 半茶匙的塔塔粉
  • 手持电动搅拌器
  • 用来搅拌的碗
  • 刮刀
  • 两块松饼,有一个至少比海绵蛋糕大
  • 烤箱
  • 烤箱手套
  • 切蛋糕的刀

三、准备工作

1、为制作一个冰激凌模具,铺盖两层塑料保鲜膜在圆碗上,将超过碗边的保鲜膜折下去包好。这层保鲜膜能更轻松地将冰激凌从碗上去除下来。

2.用第二个碗,重复上述步骤

3.在模具中填入冰激凌,如果冰激凌太硬了,把它拿出来放几分钟,再试一次。挤压冰激凌,让里面尽量没有空气残留,再将冰激凌的表面弄平。

4.将有冰激凌的模具放入冰箱中,冷冻至少30分钟。这碗冰激凌在活动之后会被放入热烤箱中。

四、步骤

1.烤箱预热到400华氏度。

提问:你知道如何将冰淇淋放入烤箱加热到400华氏度而不融化吗?

2. 将蛋白倒入搅拌碗中,请大人帮忙用电动搅拌器中速搅拌,看看半透明的蛋清液体是如何变成白色泡沫的。

提问:你看到在这个过程中蛋白的体积是如何变化的了吗?为什么会这样?

3.加入塔塔粉,让大人继续搅拌,直到拿走搅拌器时,混合物出现软软的小突起。突起会卷起来,不过没关系。

4.加入少量的糖,请成年人用搅拌高速将糖搅拌到泡沫中,直到糖全部加入并溶解在蛋白中。如果混合物看起来有光泽,并且将搅拌机拿走后,有小突起站立着,你就做对了!这种混合物叫做蛋白霜。

5.请大人拔掉电动搅拌机的插头,拿走搅拌器。你可以稍后用其他工具清洗搅拌器。

6.一会儿,你就可以开始组装蛋糕了,在你打算吃它的20分钟前开始。在组装之前,检查烤箱是否已经预热。

7.为组装蛋糕,把海绵蛋糕放在两块松饼的中间。

8.从冰箱里拿出装满冰淇淋的模具,用塑料保鲜膜把冰淇淋从模子里拿出来。把冰淇淋翻过来,平放在海绵蛋糕的中间,拿走塑料膜。

9.用抹刀在冰激凌和海绵蛋糕的可见部分涂上一层厚厚的蛋白霜。

10.让成年人把烤盘和蛋糕放在预热过的烤箱里,放10分钟左右,直到最外层蛋白霜变成棕色。

提问:如果把冰激凌放在蛋糕中间,会发生什么?当你把冰淇淋放在热烤箱里的时候,你期望会发生什么呢?

11.为了验证你的预测,从冰箱里拿出第二个冰激凌模子,把冰激凌放到第二个蛋糕盘上,取出塑料,让成年人把它放进烤箱里。

12.等到蛋糕烤好后,叫大人把它从烤箱里拿出来。你可以把只盛着冰淇淋的蛋糕盘放久一点,因为它是稍后才放进烤箱的。

13.把你的蛋糕切四分之一,看看里面。

提问:冰淇淋还是又冷又硬的吗?,还是变成了液体?和还在热烤箱里的冰淇淋相比,它有什么不同?是什么让在蛋糕中间的冰激凌保持较低的温度,这又是为什么呢?

清理:清理活动区域,用肥皂水洗干净所有的器皿

五、发生了什么?

蛋糕中间的冰淇淋还是又冷又硬的吗?上层没有覆盖的冰淇淋放在热烤箱里是不是会很快融化?这是预期。

海绵蛋糕和蛋白霜里都含有大量的气泡。这层静止的空气阻挡了热量,是一个很好的热绝缘体,因此,热量想要通过它很不容易。这样,它就能保护底下的冰激凌温度不上升,至少在一段时间内如此。如果你把蛋糕放在热烤箱里太久,冰淇淋中心最终会变热并融化。正如你可能看到的,如果没有海绵蛋糕和蛋白霜的保护,冰激凌就会加速融化。

隔热袋或冷却器通常使用一层固定的空气来防止热量通过这道屏障,就像蛋糕和蛋白霜一样。

六、探索更多

1、深层发掘

热量是自觉地从较高温度流向较低温度的能量,这种能量可以通过三种方式降低。有时,它是通过一种被称为对流的流体(液体或气体)运动来携带的。举一个例子,烤箱里的热空气会流向更冷的地方。其他时候,辐射携带着这种能量,当烤箱里的烤架发出红光时,你可以感觉到它在散发热量。直接接触是这种能量从一个地方或物体流向另一个物体的第三种方式。

我们可以通过使用隔热材料来防止这种能量流动,隔热材料是由阻碍热量流动的材料制成的。绝缘体可以把热量挡在外面,就像在一个冷却器或隔热袋里,或者在保温杯或冰屋里。

为了让冰淇淋在热烤箱里保持固体状态,你需要用隔热材料保护它,幸运的是,一些烘焙甜点就是很好的隔热材料。海绵蛋糕和蛋白霜就是很好的例子,因为它们里面有很多气泡。这层静止的空气将热量挡在外面。同样地,静止的空气也能保持热量,例如纸杯,羽绒和分层衣服。

2、进一步探索

  • 你能做底部有饼干的冰激凌小蛋糕吗?你喜欢哪种饼干?试一试,看看它是否有效!
  • 为什么食谱里要把烤蛋糕放在最底层呢?把冰淇淋放在面糊上,同时烘烤面糊和蛋白霜也能起到同样的效果吗?如果你不确定,试一试!
  • 用你在周围能找到的东西做一个隔热体,可以把一杯冰激凌冷藏20分钟。为了测量你做的隔热体的性能,取两个相同的冰块,分别放在绝缘体的内部和外部,等10或20分钟,然后比较一下这些冰块的重量,或者它们有多少融化成水了。你的冰块比没有隔热的冰块重得多,或者它融化得更少,你的作品就越好!

来源:sciencebuddies网站,编译:南瓜

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