小均某日放學回家看見媽媽正在做醃白蘿蔔 當一匙又一匙的鹽巴撒在白蘿蔔上面 經過一段時間後 整盆白蘿蔔底部產生不少的水 小均心想這應該和滲透作用有關 他不禁好奇 常見的醃製類蔬菜有白蘿蔔 高麗菜 小黃瓜 但為什麼比較少看到醃製的馬鈴薯或地瓜呢？ 小均推測是因為馬鈴薯或地瓜這一類的食物較不易出水 以致於不易醃製入味 於是小均設計實驗探討馬鈴薯和白蘿蔔出水現象差異 試圖比較兩者出水量多寡 進而推測何者滲透壓較大 小均想起課堂中學過 進行探究時的變因 可分為控制變因 操縱變因和應變變因三種 控制變因是實驗進行時需維持固定不變的因素 操縱變因是經過刻意設計而改變的因素 應變變因是因應操縱變因的變動而改變的因素 其中小均的實驗控制變因設計如下： 馬鈴薯及白蘿蔔重量 浸泡液成分濃度及質量 溫度 浸泡時間長短 食材瀝乾方式等 小均進行實驗步驟如下 1. 將白蘿蔔和馬鈴薯去皮後 各切成表面3公分乘3公分的正方形塊狀 微調厚度至重量各10克 分別放入兩個燒杯中 2. 於上述燒杯中各倒入100克百分之20的食鹽水 靜置50分鐘 3. 取出並瀝乾食材至不再滴水後 秤量食材重量並記錄 4. 重複上述實驗步驟三次 計算各食材的重量變化量並取平均值 已知實驗結果如畫面所示 請依據上述實驗內容及所學 回答下列問題 1. 本實驗的操縱變因為下列哪項？ 因小均想比較白蘿蔔以及馬鈴薯兩個不同食材醃製過程的出水量大小 設計在相同種類及濃度的浸泡液下 將兩個不同食材浸入相同時間 並觀察食材重量變化 進一步推測食材出水量差異 故操縱變因為食材種類 2.從實驗結果得知 不論白蘿蔔或馬鈴薯浸泡在百分之20的食鹽水中一段時間 食材重量變化量均為負值 請試著推測可能的原因 從實驗結果發現 不論是白蘿蔔或馬鈴薯浸泡在百分之20的食鹽水中 食材重量平均變化量均為負值 表示會有多餘的水從食材中滲出 因為食材會出水 所以根據滲透壓理論推測食材的滲透壓 （食材內溶液的有效體積莫耳濃度） 會小於浸泡液 也就是兩者的滲透壓均小於百分之20的食鹽水的滲透壓 3. 試以上述實驗結果比較白蘿蔔以及馬鈴薯的滲透壓 何者較大？ 從實驗結果比較得知 浸泡在百分之20的食鹽水中 白蘿蔔損失的水分比馬鈴薯多 代表白蘿蔔與百分之20的食鹽水滲透壓差較馬鈴薯大 意即滲透壓 百分之20的食鹽水大於馬鈴薯 再大於白蘿蔔 小均得到上面實驗結果後 開心的跟化學老師分享 老師肯定小均的實驗精神 進一步追問小均 可否用類似實驗方式 找出與白蘿蔔等滲透壓的食鹽水濃度呢？ 於是小均進行下列實驗設計： 1. 取百分之1、百分之2、百分之3、百分之4和百分之5的食鹽水 各100克於燒杯中 2. 切取5個相同表面積且均為10克的白蘿蔔 並置於上述食鹽水中各浸泡50分鐘 3. 取出並瀝乾白蘿蔔至不再滴水 以電子秤秤量白蘿蔔重量並記錄 進行三次實驗並取平均後 得到實驗結果如畫面所示 請先依據實驗結果繪圖 並由實驗結果推測與白蘿蔔的等滲透壓的食鹽水濃度為多少？ 實驗結果繪圖如畫面所示 由圖可知 食鹽水重量百分濃度為百分之1時 白蘿蔔重量變化為正值 表示白蘿蔔在吸水 即滲透壓 白蘿蔔大於百分之1的食鹽水 當食鹽水大於百分之2時 白蘿蔔重量變化為負值 表示白蘿蔔在出水 即滲透壓 白蘿蔔小於百分之2的食鹽水 可推測出與白蘿蔔等滲透壓的食鹽水濃度範圍 為百分之1的食鹽水和百分之2的食鹽水之間 若實驗溫度為27度C 水溶液的比重為1 並根據上述實驗結果 假設白蘿蔔的等滲透壓溶液約與百分之1的食鹽水相當 請計算白蘿蔔的等滲透壓 滲透壓公式如畫面所示 由實驗結果可知27度C下 白蘿蔔的滲透壓與百分之1的食鹽水相當 又氯化鈉為強電解質 假設其在水中完全解離 凡特荷夫因子i等於2 而百分之1的食鹽水相當於1克氯化鈉溶於100克的水溶液中 也就是0.1公升的水溶液 因此氯化鈉濃度為0.17 M 故白蘿蔔的滲透壓為2乘0.17乘0.082乘（273加27） 等於8.364大氣壓 小均經由實驗 成功的求出了白蘿蔔的滲透壓 並寫下了實驗的結論 1. 白蘿蔔比馬鈴薯容易出水 故可能白蘿蔔比馬鈴薯更適合做為醃製泡菜的食材 2. 比較上述出水現象差異得知 滲透壓為 百分之20的食鹽水大於馬鈴薯 大於白蘿蔔 3. 根據白蘿蔔的重量變化可以推測 滲透壓為 百分之1的食鹽水小於白蘿蔔 小於百分之2的食鹽水 小於百分之3的食鹽水 小於百分之4的食鹽水 小於百分之5的食鹽水 4. 經實驗計算白蘿蔔的滲透壓和百分之1的食鹽水相當 約為8.4大氣壓 小均如果在夏天或冬天進行第一個實驗 同樣將食材浸泡於百分之20的食鹽水一段時間 測得食材的重量變化分別會有怎樣的改變或者不變呢？ 請同學們利用滲透壓原理及前面的實驗結果思考看看囉