락 캔디 과학 2:너무 많은 설탕 같은 것은 없습니다

이 기사는 학생들에게 가설을 생성하는 것부터 실험을 설계하는 것,결과를 통계로 분석하는 것에 이르기까지 과학이 어떻게 이루어 지는지 가르치기위한 일련의 실험 중 하나입니다. 당신은 여기 단계를 반복하고 결과를 비교할 수 있습니다-또는 자신의 실험을 설계하는 영감으로 사용할 수 있습니다.

집에서 락 캔디를 만드는 데는 물,설탕 두 가지 재료 만 필요합니다. 많은 설탕,나는 2018 년 바위 사탕 실험을 실행(그리고 달콤한 물건 부족)할 때 발견. 대부분의 요리법은 물보다 약 3 배 많은 설탕을 사용하는 것이 좋습니다. 너무 많이,그것은 낭비처럼 보인다. 내가 덜 멀리 얻을 수 있는지 확인하기 위해,나는 또 다른 실험을 달렸다.

스포일러:설탕이 적은 것이 답이 아닙니다.

이전 실험에서 씨앗 결정이 바위 사탕을 만드는 데 매우 중요하다는 것을 보여주었습니다. 막대기 또는 끈에 설탕 몇 알갱이를 넣으면 더 큰 결정이 형성됩니다. 이 사탕 만들기 속도가 빨라집니다.

나는 그 실험을위한 충분한 바위 사탕을 만들기 위해,나는 설탕 솔루션으로 52 플라스틱 컵을 채울 필요가 있다고 계산했다. 그러나 사탕 제조법은 내가 기대했던 것보다 더 많은 설탕을 사용했고 나는 빨리 다 떨어졌습니다. 왜냐하면 레시피에는 물 300 그램(2.7 컵)마다 1 킬로그램(8 컵)의 설탕이 필요하기 때문입니다. 그것은 3:1 의 설탕 대 물 비율입니다. 결국,나는 단지 18 개의 플라스틱 컵으로 실험을 실행해야했습니다.

이 모든 것이 결국 해결되었고 나는 내 가설을 테스트 할 수있었습니다. 그러나 나는 설탕을 덜 사용하고 물도 더 많이 사용할 수 있었는지 궁금해했다. 알아 내기 위해 또 다른 실험이 진행되었습니다.

초 포화 설탕

락 캔디 만들기는 설탕을 물 속에 녹이는 것으로 시작됩니다. 물 설탕의 제조법의 비율은 너무 높은,그래도,설탕은 도움없이 용해되지 않습니다. 내가 얼마나 많이 저어 주든 설탕이 너무 많습니다.

물 온도가 상승 할 때 변경됩니다. 물이 가열되면 개별 물 물 분자가 더 빠르고 빠르게 움직입니다. 그 빠른 분자는 물 속으로 버려 졌던 설탕 결정을 더 쉽게 깨뜨릴 수 있습니다. 곧,모든 설탕은 물 속에 녹고 물도 맑아집니다. 그러나

이 솔루션은 안정적이지 않습니다. 그것은 슈퍼 포화 솔루션입니다. 물에는 실온에서 보관할 수있는 것보다 더 많은 설탕이 들어 있습니다. 물 냉각,다음,설탕 천천히 밖으로 침전-다시 고체 되 고. 설탕 결정에—스틱 또는 그것에 이미 설탕의 조금을 가진 문자열의 조각 등-첨부 하는 뭔가 있다면 그들은 거기에 연결 하는 경향이 있을 것 이다. 시간이 지남에 따라 충분한 설탕 결정이 함께 달라 붙어 바위 사탕 덩어리를 만듭니다.

하지만 락 캔디를 만들기 위해 내 솔루션이 얼마나 포화 상태가되어야합니까? 이것을 알아 내기 위해,나는 테스트 할 수있는 진술로 시작할 것입니다—가설. 내 가설은 내 솔루션에 물 설탕의 낮은 비율을 사용 하 여 높은 설탕 농도 가진 혼합물 보다 적은 바위 사탕을 생산할 예정 이다.

요리 사탕

이 가설을 테스트하기 위해,나는 바위 사탕의 세 가지 배치를했다. 첫 번째 배치는 내 제어—물,슈퍼 포화 솔루션 설탕의 3:1 비율로 원래 바위 사탕 조리법. 두 번째 배치는 1:1 의 설탕 대 물 비율을 사용했습니다. 그 솔루션은 포화-설탕 교 반 및 어쩌면 약간의 열 솔루션으로 간다. 세 번째 그룹은 설탕 대 물 비율이 0.33:1 인 솔루션을 가지고 있습니다. 이 솔루션은 포화되지 않습니다;설탕은 실온에서 물 속으로 용해.

각 테스트 조건에 대해 바위 사탕 한 조각 만 만들 수는 없습니다. 내 실험을 반복하고 세 그룹 사이의 차이를 감지 할 수있는 충분한 바위 사탕을 확인해야합니다. 이 실험을 위해,그 최대 요리 의미 12 각 그룹에 대한 바위 사탕의 배치.

나는 전에 실험을 위해 락 캔디를 만들었다. 이 시간,나는 몇 가지 변경을했다:

• 36 개의 깨끗한 끈을 측정하고 자릅니다. 설탕 해결책으로 매달리기 위하여 아직도 끈을 남겨두고 있는 동안 컵의 위 지팡이의 주위에 매는 충분한 끈 있는다 것 을 확인하십시요.
• 끈의 한쪽 끝을 12.7 센티미터(5 인치)깨끗한 물 한 컵에 담근 다음 작은 설탕 더미에 넣습니다. 건조 따로 설정합니다.
• 36 플라스틱 또는 유리 컵을 설정합니다.
• 큰 냄비에 물,설탕을 넣고 저어 끓인다. 믹스에 눈을 유지. 물 종 기에 관해서,설탕 솔루션에 팝업 해야 하 고 물 명확 하 게 될 것 이다.
  • 3:1 용액에 물 512 그램(4 컵)과 설탕 1.5 킬로그램(12 컵)을 섞습니다. 나는 물 약 8 컵과 총 설탕 24 컵을 사용하여 결국 두 배치를 만들었습니다.
  • 1:1 솔루션의 경우 냄비에 설탕과 물 같은 양을 추가하고 끓인다. 그래서 물 12 컵에 설탕 12 컵이 필요합니다.
  • 0.33:1 용액의 경우 물 15 컵과 설탕 5 컵이 충분해야합니다.
• 해결책이 명확하면 하자마자,원한 색깔을 얻기 위하여 식용 색소를 추가하십시요. 3:1 솔루션에는 빨간색,1:1 솔루션에는 녹색,0.33:1 솔루션에는 파란색을 사용했습니다.
• 용액이 뜨거우면 몇 분 정도 기다렸다가 컵에 붓는 것이 좋습니다. 컵은 얇은 경우,싼 플라스틱,뜨거운 액체는 그들을 녹여 처짐 만들 수 있습니다. (이것은 나에게 일어났다;나의 빨간 컵은 바닥에 슬프고 처진 있었다.7290>
• 측정 컵을 사용하여 각 컵에 300 밀리리터(10 액량 온스,컵보다 조금 더)의 용액을 붓습니다. 각 그룹의 12 컵을 모두 채울 수있을 때까지 각 솔루션의 다른 배치 또는 두 개를 만들어야 할 수도 있습니다.
• 각 문자열을 솔루션에 담그기 전에 무게를 잽니다. 스케일을 사용하여 각 문자열의 질량을 그램 단위로 찾습니다(각 내 무게는 약 1 그램). 일단 당신이 질량을 주의하면,설탕 해결책의 컵으로 지팡이를 주의깊게 담그고,그 후에 그 자리에 장악하십시오. 끈이 컵의 바닥 또는 측을 만지지 않는다 것 을 확인하십시요. 나는 각 끈을 여러 컵에 걸쳐 놓인 나무 꼬치에 묶었습니다.
• 모든 컵을 방해받지 않는 서늘하고 건조한 곳에 두십시오.
• 대기. 얼마나 오래? 당신은 설탕 결정이 하루 정도 후에 형성 볼 시작합니다. 그러나 사탕을 먹고 싶다면 적어도 5 일을 기다리는 것이 좋습니다.

실험이 끝나면 스케일을 다시 꺼내십시오. 그 컵에서 각 문자열을 당겨,이 떨어지는 아니에요 있는지 확인하고 두 번째 시간을 무게. 당신은 그것을 먹어야합니까? 아마.

데이터가 너무 그것을 먹고?

각 그룹에서 얼마나 많은 록 캔디를 만들었는지 확인하려면 실험 시작시 각 끈의 무게를 사탕 코팅 끈의 무게에서 뺍니다. 그것은 설탕 결정의 얼마나 많은 그램이 성장했었는지 당신에게 말할 것이다.

5 일간의 실험이 끝나면 각 그룹이 자체 열을 가져 오는 내 결과의 스프레드 시트를 만들었습니다. 맨 아래에서 각 그룹에 대한 평균 결정 성장률을 계산했습니다.

초 포화 대조군은 평균 10.5 그램의 사탕을 키웠다. 사탕은 분홍색과 맛이 보였다. 그러나 나의 다른 그룹은 평균 0 그램의 사탕으로 성장했습니다. 그들은 젖은 파란색 또는 녹색 문자열 조각처럼 보였다. 컵 중 일부는 심지어 곰팡이가 자랐습니다. (심한. 그들을 먹지 말라.)

세 그룹이 서로 다른가요? 그것은 확실히 슈퍼 포화 그룹이 다른 것처럼 보였습니다. 그러나 확실히,나는 내 결과를 해석 할 통계 테스트를 실행해야했습니다.

내가 한 첫 번째 테스트는 분산 분석 또는 분산 분석이었습니다. 이 테스트는 세 개 이상의 그룹의 평균을 비교하는 데 사용됩니다. 온라인 당신을 위해이 테스트를 실행 하는 무료 계산기가 있다. 나는 좋은 계산기에서 하나를 사용.

이 테스트는 두 가지 결과를 제공합니다. 세 개 이상의 그룹이 서로 다른지 알려주는 숫자입니다. 더 높은 에프-스탯,더 많은 가능성이 그룹은 어떤 식 으로든 서로 다른 것입니다. 내 합계는 42.8 이었다. 이 세 그룹 사이에는 큰 차이가 있습니다.

피 값은 확률의 척도이다. 그것은 내가 우연히 적어도 내가보고 한만큼 큰 세 그룹 사이의 차이점을 발견 할 가능성이 얼마나 큰지 측정합니다. 0.05(또는 5%)미만의 피 값은 많은 과학자들에 의해 통계적으로”유의미한 것으로 간주됩니다.”좋은 계산기에서 얻은 값은 너무 작아서 0 으로 보고되었습니다. 0%의 확률로 우연히 큰 차이를 볼 수 있습니다.

그러나 이들은 단지 세 그룹 간의 차이를보고하는 숫자입니다. 그들은 그 차이가 어디에 있는지 말하지 않습니다. 그것은 통제 그룹과 0.33:1 그룹 사이에 있습니까? 1:1 그룹과 0.33:1 그룹? 둘 다? 둘 다? 나는 아무 생각이 없습니다.

배우려면 다른 테스트를 실행해야합니다. 이 테스트를 사후 테스트라고하며 데이터를 더 분석 할 수 있습니다. 사후 테스트는 분석 결과가 중요한 경우에만 사용해야 합니다.

많은 종류의 사후 테스트가 있습니다. 나는 투키의 범위 테스트를 사용했다. 그것은 모든 그룹 사이의 모든 수단을 비교할 것입니다. 따라서 3:1 비율을 1:1 과 비교 한 다음 3:1 에서 0.33 에서 1 로,마지막으로 1:1 에서 0.33 에서 1 로 비교합니다. 각 튜키의 범위 테스트는 피 값을 제공합니다.

내 터키의 범위 테스트는 3:1 대조군이 1:1 과 크게 다르다는 것을 보여주었습니다(피 값 0.01,1%의 차이 확률). 3:1 그룹은 또한 0.33:1(피 값 0.01)과 크게 달랐습니다. 그러나 1:1 과 0.33:1 그룹은 서로 다르지 않았습니다(둘 다 평균 결정 성장이 0 이었기 때문에 기대할 수 있습니다). 내 결과를 보여주기 위해 그래프를 만들었습니다.