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Cinder & Flask 灶边实验室 · 厨房化学实验台

把五种液体叠起来:一杯能喝的密度柱

蜂蜜、糖浆、糖水、油和烈酒会在高身杯里按固定顺序分层,并且能保持几个小时。先称出每种液体同体积的质量,你就能在倒下一滴之前预测这个顺序。

难度 2/5 · 稳手级 30 分钟 等级 1 · 日常 实验日期 2026 年 9 月 12 日
等距视角玻璃器皿剖面图:液面高度对应难度 2,气泡数量对应用时 30 分钟

材料

手边没有的材料都给了替代方案;用量按卡面写的一遍为准。
材料 用量 替代方案
蜂蜜 60 毫升 金黄糖浆,密度更高
枫糖浆 60 毫升 龙舌兰糖浆或玉米糖浆
60 毫升水中溶入 20 克糖的糖水 60 毫升 全糖可乐,需先放掉气
葵花籽油或植物油 60 毫升 任何味道中性的食用油;橄榄油密度略高
40 度以上的高度透明烈酒 60 毫升 医用酒精,但绝不能品尝
高身细口杯 1 个,至少 250 毫升 花瓶或量筒

操作步骤

1

在同一个杯子里分别称 60 毫升每种液体的质量,每次之间冲洗擦干,把数字记下来。

观察要点: 每 60 毫升蜂蜜约 85 克、糖浆 80 克、糖水 66 克、油 55 克、烈酒 57 克。

2

在倒任何东西之前,先按单位体积质量把五种液体排序。

观察要点: 油和烈酒很接近,它们之间的先后取决于酒精度。

3

把 60 毫升蜂蜜倒进高杯,让它自然摊平。

观察要点: 蜂蜜要大约一分钟才摊平,因为它的黏度是水的几千倍。

4

之后每种液体都沿着杯壁慢慢倒,按密度从大到小的顺序依次加入。

观察要点: 每一层都稳稳压在下一层上,界面清晰。唯一会有一点混合的,只有油和烈酒这一对。

5

把杯子在台面上放一小时,再看一次界面。

观察要点: 随着两种黏度最低的液体缓慢互扩散,原本锐利的边界会变模糊。

原理

密度是单位体积的质量,所以液体总是浮在比自己更密的液体之上。蜂蜜主要由果糖和葡萄糖组成、含水极少,密度约 1.42 克每毫升;枫糖浆 1.33;糖水 1.10;油 0.92;40 度烈酒约 0.95。分层能够保持,是因为下面的重液体无法在不把上面的轻液体挤开的情况下穿过它,而黏度又拖慢了最终会抹平差异的混合过程。界面之所以锐利,是因为边界两侧的液体在化学上并不互溶:糖水和油完全不相溶,蜂蜜和糖浆的差别主要在于含水多少,而不是分子种类。

可以这样理解: 密度柱像一支按重量而非按到场顺序排的队。每种液体都停在比自己重的那一种之上、比自己轻的那一种之下,一旦站对位置,它就没有理由再移动。

清理与处置

这杯东西是食物,所以最安全的收尾是把上面两层倒掉——如果用了非食用酒精就一定要倒掉——其余吃掉。如果用的是医用酒精,把整杯倒进密封容器,送到家庭化学废品回收点。不要大量把异丙醇倒进水槽。

实验台笔记

先称再倒

这张实验卡的重点是用天平去预测分层,而不是靠倒出来再发现。称五种各 60 毫升只要六分钟,却省掉了全部猜测。

Observed / 实测最轻的两层之间只差约 0.03 克每毫升,已经落在 1 克厨房秤的误差范围内。想有把握地区分它们,请取 200 毫升样品。

界面长什么样

耐心一点就能得到五条干净的边界。其中糖水和油之间那一层最有教学价值,因为那是两种液体真正完全不相溶的界面。

Observed / 实测从糖水下方放出一滴油,它会一路上浮,然后在糖浆界面处戛然而止。

台面上的酒精

值得一试的变体

实验台上常被问到的问题

为什么油和烈酒有时会调换位置?
密度取决于准确的酒精浓度。40 度烈酒约 0.95 克每毫升,比葵花籽油的 0.92 重;但 50 度烈酒会掉到约 0.93,两者就几乎一样了。顺序重要的话,请实测你手上那瓶。
能用清水代替糖水吗?
可以,但纯水 1.00 克每毫升和油 0.92 很接近,界面不够明显。加糖提高了水的密度,分层就看得很清楚。
能保持多久?
室温下大约两小时内观感良好。之后界面会变厚,到第二天早上油层和烈酒层基本已经混在一起。