死海的秘密

壹、摘要

因為對死海的疑問，我們進行了關於不同成分的液體與不同密度的物質之間浮力情形的研究。

我們先觀察鹽水濃度的不同，對浮力的改變？不同液體的浮力情形？我們並且又研究鹽加入不同的液體中，它們的浮力變化？在研究的過程，我們也意外發現鹽水具有飽和度，因此我們也探究鹽水在多少的濃度下會飽和呢？

從實驗中我們了解到：當物體在各種不同的液體中時，該液體給予物體一個向上的作用力，這個作用力就叫做「浮力」。浮力不只發生在水中，也會發生在其他的液體中；不同密度的物體放在不同濃度與成分的液體當中，會產生不同的浮力現象。

貳、研究動機

       我們會做這個實驗，是因為我們在游泳的時候，發現會游泳的人總是浮游在水面上，而不會游泳的人卻往下沉。 更使我們聯想到不會游泳的人在死海中卻不會下沉淹死！難道這其中存在著什麼秘密嗎？在一連串的問號下，我們便決定以這個有趣的題目，作為我們研究的對象，並著手研究不同密度的物質與液體之間的浮力關係。

參、研究目的

（ㄧ）. 鹽的濃度增加，浮力是否會隨著增加？

（二）. 鹽是否有飽和度？

（三）. 不同的液體，浮力有何不同？

（四）. 鹽加入不同液體，是否會增加浮力？

肆、研究設備及器材

  磅秤，量杯，燒杯，鹽，醋，糖，沙拉油，醬油，PC(聚碳酸)，PS(聚笨乙烯)，PP (聚丙烯)，PA-6(聚醯胺)，PVC(硬質樹脂)，LDPE（低密度聚乙烯），POM(塑鋼)，竹筷。

伍、研究過程及結果

初步研究：

(一) 由書上得知有一些塑膠片的比重，在我们人體比重（1.07）上下，於是先收集不同比重的塑膠片。利用PP、LDPE、PS、PA-6、PC、PVC等不同 的比重物質垂直，放入不同的液體中，測出不同液體的浮力。

塑膠片的比重如下 ：

（二）購買500cc燒杯，200cc量杯裝液體及測量容量。

（三）從實驗中知道鹽和其他容液的濃度、比較。 

實驗一：鹽的濃度增加，浮力會隨著增加嗎？

方法：

1. 六個燒杯，分別加入400cc的水，再加入120g、160g、200g、240g、280g、340g的鹽，使燒杯中鹽水的濃度各為30%、40%、50%、60%、70%、85%。

 2. 將PP、LDPE、PS、PA-6、PC、PVC分別放入30%、40%、50%、60%、

70%、85%的鹽水中，看看是沉還是浮？

圖表：

受 測物質 鹽 水 濃 度	PP 聚丙烯       （0.9	LDPE 低密度聚乙烯     （0.91- 0.93）	PS 聚苯乙烯     （1.04- 1.09）	PA-6 聚醘胺       （1.12- 1.14）	PC 聚碳酸脂     （1.2）	PVC 硬質樹脂       （1.35- 1.45）
30%	慢浮	慢浮	慢浮	沉	沉	沉
40%	較快浮起	稍快浮起	快浮起	沉	沉	沉
50%	同上浮起	同上浮起	同上浮起	沉	沉	沉
60%	同上浮起	同上浮起	同上浮起	沉	沉	沉
70%	同上浮起	同上浮起	同上浮起	沉	沉	沉

      發現：

1 . 30%濃度的鹽水它的浮力大於【1.09】但小於【1.12】，40%濃度的鹽水它的浮力也是大於【1.09】小於【1.12】，但因浮起速度較快，所以它的浮力大於30%濃度的鹽水。

               2 . 超過40%以上的鹽就無法完全溶於水，而且加入的鹽比例越高，沉澱在燒杯底部的鹽就越多。雖經過加熱，但鹽在不同的溫度 下，其溶解度是一樣的。經觀察結果如下：

（1）30%濃度的鹽在水裡一下子就溶解了。

（2）40%濃度的鹽，不能完溶解，經過加熱，靜置一週後，仍然不能完全溶解。

（3）50%濃度的鹽，在燒杯底部有更多的鹽無法溶解，經過加熱，靜置一週後，也是不能完全溶解。

（4）60%、70%濃度的鹽，更多殘留在燒杯底部，堆了厚厚的一層，也經過加熱，靜置一週後，仍然不能溶解。

討論：

從實驗結果，我們知道-----超過40%濃度的鹽就不能完全融化，鹽水應是有飽和度的，因此，我們又思考鹽水的飽和度是多少？而研究下一個實驗。

實驗二：鹽水是否有飽和度?

方法：

1. 把鹽的濃度降低， 取5個燒杯各加入300cc的水， 再加入90g、93g、96g、99g、102g的鹽， 成為30%、31%、32%、33%、34%濃度的鹽水。.

2. 用竹筷攪拌每一個燒杯， 使其鹽巴溶解。

圖表：

發現：

1. 全部5個燒杯內的鹽巴均完全溶解。
   2. 30%濃度的鹽水，鹽巴溶解最快，34%的鹽水，鹽巴融解較慢。

討論：

鹽水飽和度高於34%，所以提高水鹽的濃度，再做實驗。

實驗三：鹽水的飽和度是多少?

方法：

1. 把鹽水的濃度再往上提升為36 - 40 % 。將5個燒杯各加入300cc的水，以及每個燒杯各加入 104g、107g、109g、112g、115g的鹽， 使濃度成為36%、37%、38%、39%、40%的鹽水。

2. 用竹筷攪拌每一個燒杯， 使其鹽巴溶解。

圖表：

發現：

鹽水的飽和度在36% 的濃度。超過36% 濃度的鹽水，均有一些鹽巴不能融解。

討論：

知道鹽水的飽和度，也知道浮力後，其他在我們日常生活中常接觸的液體  如醬油、沙拉油、醋、糖水等，它們的浮力如何呢？

實驗四：不同的液體，浮力有何不同?

  方法：

1. 取300cc的水、300cc的醬油、300cc的醋、300cc的沙拉油及300cc的水加111g的糖攪拌成為37%濃度的糖水、300cc的水加111g的鹽成為37%濃度的鹽水。

   2.取下列5種塑膠片垂直放入不同液體中測試每一種溶液的浮力。

圖表：

受測物質 不同 溶液	PP 聚丙烯   （0.9）	LDPE 低密度聚乙烯   （0.91-0.93）	PS 劇苯乙烯   （1.04-1.09）	PA-6 聚醘胺   （1.12-1.14）	PC 聚碳酸脂   （1.2）
水(300cc)	上浮	上浮	下沉	沉	沉
醋(300cc)	上浮	上浮	下沉	沉	沉
沙拉油(300cc)	上浮	慢速下沉	快速下沉	沉	沉
醬油(300cc)	上浮	上浮	上浮	上浮	沉
水(300cc)＋111g糖	上浮	快速上浮	慢速上浮	下沉	下沉
水(300cc)＋111g鹽	上浮	上浮	上浮	下沉	下沉

發現：

1. 醋的比重介於0.91-1.04，沙拉油的比重介於0.9-0.91，兩者皆小於一。

2. 醬油的比重介於1.12-1.2，糖水的比重介於1.04-1.12，鹽水的比重介於1.04-1.12，三者皆大於一。其中醬油的比重最重！

3. 當受測物質的比重小於液體的比重，受測物質會浮在液面上。

當受測物質的比重大於液體的比重，受測物質會沉向液體的底部。

討論：

 1. 每個溶液的比重都不盡相同，如躺在醋池裡、沙拉油裡，不會游泳的人一定淹死，會能游泳的人可能會被酸死或悶死。

2. 醬油的比重最重，浮力大於鹽水，如果躺在醬油池裡應是最輕鬆，可是感覺會如何呢？好想試試喔！

實驗五：150cc 濃度36%的鹽水各加入150 cc的醋、沙拉油、醬油後，會使不同密度的物體產生何種浮力現象 ?

方法：

1. 將150cc濃度36%的鹽水加入150 cc的醋。

2. 將150cc濃度36%的鹽水加入150 cc的醋，加入150 cc沙拉油，用竹筷攪拌。

3. 再將150cc濃度36%的鹽水加入150 cc的醋，加入150 cc醬油，用竹筷攪拌，使其溶合。

4. 拿不同比重的物體放進不同的溶液中，再觀察浮力。

圖表：

發現：

1. 鹽水和醋可以融合，而且混合後比重增加了。

   2. 醋＋鹽水和沙拉油卻不可以融合，表示醋＋鹽水和沙拉油無法打破表面張力而混合，而沙拉油比重較輕，所以浮在醋＋鹽水上。但沙拉油比重增加了。

3. 醋＋鹽水和醬油混合比重雖沒有比醬油重，但也沒有少。

討論：

液體的混合後可以增加比重，是我們未料想到的，是意外的收穫。

陸、結論  

(一) 從資料中得知，一般海洋為百分之四的含鹽量，比重約為（1.025），小於人體的比重（1.07），所以人在一般海水上會下沉，除非你會游泳!! 而死海的含鹽量約33%，比重比人的還重，所以人會浮在死海上不會淹死。

(二) 鹽水有飽和度的，經實驗證明，它的飽和度約為濃度36%，再高的濃度都是不可能的，而食鹽的融解度，並不會因為溫度的改變（如加熱）而改變，其濃度是保持一定的，與融剩的食鹽量沒有關係！

(三) 此次的實驗發現，添加不同的物質會提高比重。那死海裡含有大量的鎂、鈉、鈣、鉀等物質，是否也提高死海的浮力？以後如有機會到死海一遊，一定取些死海的水回來在研究。

(四) 1. 當物體密度大於液體密度，則物體所受浮力小於物體的重力，故物體

      會下沉。

2. 當物體密度小於液體密度，則物體所受浮力大於物體的重力，故物體會上升。

3. 當物重＝浮力時，即達成兩力平衡，故物體浮在液面，或懸浮於液中。

4. 當物重＜浮力時，物體浮向液面，直到露出而達成平衡。

5. 當物重＞浮力時，物體沉向液底，直到沉底而達成平衡。

     柒、心得

       俞均---做完實驗後，我才知道死海，為什麼可以讓人浮起來？人的比重是多少？還有各種液體，有不同的比重。這一趟走來，使我學到更多的知識，讓我對大自然多了一份見解，和大自然更親近了；同時也引發我做實驗的興趣，收穫真多喔！

         書瑋---古人說：「不經一番寒徹骨，哪得梅花撲鼻香。」在做實驗中，我們遇到了一些困難，但我們都一一解決了。靠的就是團結力量大，做任何事，祇要有恆心、不半途而廢，都可以完成的。

         柏盛---這次實驗，使我知道『不付出心血，就無法得到成果。』實驗的過程，充滿了新鮮、好奇，而與同伴们相互切磋、鼓勵，真是一個令人難忘的經驗。

 捌、參考資料

（一）       兒童科學金庫，林國華著，兄弟出版社，p55-63。

（二）       科學真有趣—比重，蕭淑美等編著，錦繡文化企業出版。

（三）       小牛頓科學百科3，陳育仁等編，牛頓出版社，p206-208。

（四）      我的第一本百科全書，陳志騫等編，國際學社出版， p38-39。

（五）      http：//www.libertytimes.com.tw/2001/news/jul/24/life/travel-1.htm

（六）      http：//www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/flash/buoyant.html