课题15：Boiled Egg

No15. Boiled Egg Suggest non-invasive methods to detect the degree to which a hen’s egg is cooked by boiling. Investigate the sensitivity of your methods.

设计一个方案，在不破坏煮过的鸡蛋情况下，判断这个鸡蛋有几分熟，并分析这个方案的准确度。

• 李德昊
• 王伟光
• 胡子豪

• 姚红英

课题15汇报答辩_.pptx

课题15

实验数据

• 蛋壳

鸡蛋壳占鸡蛋总质量的9%到12%，含有94%的碳酸钙，少量的碳酸镁，磷酸钙以及蛋白质其他的有机物质。在鸡蛋的蛋壳上大概有7000-17000个毛细孔，随着鸡蛋的成熟，二氧化碳会从中释放出来。

• 蛋清

鸡蛋清占鸡蛋液体质量的67%，通常由四层薄厚不一的乳白色膜组成。新鲜蛋清的PH为7.6~7.9，而随着鸡蛋的成熟和二氧化碳的释放，蛋清的PH会升高。煮新鲜鸡蛋的水温通常在62°到65°之间，随着鸡蛋清PH的上升，所需的温度会下降。因此新鲜的鸡蛋比老一些的鸡蛋煮的时间要长。

• 蛋黄

蛋黄占鸡蛋液体质量的33%，其PH为6.0且几乎不随鸡蛋的成熟而改变。蛋黄凝固的温度大约在65°到70°之间。

1. 分别将生鸡蛋和熟鸡蛋的对称轴垂直于桌面旋转，熟鸡蛋能够顺利地旋转，而生鸡蛋则不能。
2. 分别将生鸡蛋和熟鸡蛋的对称轴平行于桌面旋转，熟鸡蛋旋转更快。
3. 当用手指从上方轻触以阻旋，再迅速移开时，生鸡蛋会先停下来，在手指移开后又旋转若干角度，熟鸡蛋则不会。
4. 将生鸡蛋放入盛有水的杯中，其表面会有气泡冒出，熟鸡蛋则不会。

实验内容： 1.通过定时间定条件煮鸡蛋定义鸡蛋的生熟。 2.测量不同程度熟的鸡蛋的透光率。 3.测量不同程度熟的鸡蛋的转动惯量。

粗测生熟鸡蛋的转动惯量。 实验仪器：基础物理实验扭摆法测转动惯量仪器组。

选取两个形状相似、大小相近的生鸡蛋，将其中一个煮熟，进行一系列实验比较。

经实验验证：

  1)分别将生鸡蛋和熟鸡蛋的对称轴垂直于桌面旋转，熟鸡蛋能够顺利地旋转，而生鸡蛋则不能。
  2)分别将生鸡蛋和熟鸡蛋的对称轴平行于桌面旋转，熟鸡蛋旋转更快。
  3)当用手指从上方轻触以阻旋，再迅速移开时，生鸡蛋会先停下来，在手指移开后又旋转若干角度，熟鸡蛋则不会。
  4)将生鸡蛋放入盛有水的杯中，其表面会有气泡冒出，熟鸡蛋则不会。（此现象不明显）
  5)用同一光源间隔相同距离分别照射生鸡蛋和熟鸡蛋，生鸡蛋透光度更高。

实验步骤：

 1)选取五个形状相似、大小相近的生鸡蛋，分别标记为0、1、2、3、4号；
 2)对0、1、2、3、4号鸡蛋，在其他条件相同的情况下，用水煮法分别煮0、1、4、7、10分钟；
 3)控制其他条件相同，用溴钨灯分别对0、1、2、3、4号鸡蛋进行照射，将光功率计的探头放在鸡蛋的另一边，对透过鸡蛋的光的功率进行测量。

实验结果：

实验结论：鸡蛋越熟，其透光度越低。

实验讨论：观察数据，可以发现3、4号鸡蛋透光度差距很大，即在该条件下，用水煮法煮鸡蛋，鸡蛋的生熟程度的变化在7分钟到10分钟之间非常剧烈，因此在后续的实验中，须在二者之间增加若干次实验。

剥开0、1、2、3、4号鸡蛋。

观察发现：

 1)0、1、2号鸡蛋蛋清、蛋白均未凝固，且三个鸡蛋生疏程度区别不明显；
 2)3号鸡蛋蛋清部分凝固，蛋黄未凝固；
 3)4号鸡蛋蛋清凝固，蛋黄未凝固。

实验讨论：

 1)4号鸡蛋仍未熟透，应进行水煮时间更长的实验；
 2)可以用一定条件下水煮法煮鸡蛋的时间长短确定鸡蛋“几分熟”的标准。

1. 维基百科:煮鸡蛋
2. Find out if an egg is boiled or not without cracking it
3. 角动量守恒？:旋转鸡蛋与芭蕾舞演员
4. 鸡蛋旋转时与Z轴夹角的变化情况
5. 陀螺与旋转鸡蛋
6. 煮鸡蛋中的科学
7. 煮鸡蛋要花多久:关于能量传递的一个模型

以上的文献名称是我自己的给的一些翻译，主要是减少大家查阅单词的时间，译的比较牵强，不放心可以参看标题自己查阅字典~。

目前有一个问题就是，参考资料中有几篇给出的是鸡蛋清受热凝固时蛋白质的热学特性，这些信息在不能破坏鸡蛋的外壳的要求下似乎显得难以起作用，大家怎么看？求大神指导。 — 胡子豪 2017/03/18 15:12

可否从力学、光学性能等方面去寻找思路。 — 乐永康 2017/03/19 21:50

访问了这个页面，就像煮鸡蛋吃，咋办？别拦我，我买鸡蛋去！ — 乐永康 2017/03/19 16:21

理论基础应该是鸡蛋清与蛋黄的–性质不同吧，现在写的应该归类为实验现象。 — 刘晋榕 2017/03/19 21:16

页面已经修改啦，谢谢刘同学的提醒。乐老师先别急着买，实验做完鸡蛋全都送给您。 — 胡子豪 2017/03/25 14:03

今天通过与姚老师和乐老师交流，确定了两种方法：1.测量鸡蛋的透光度 2.测量鸡蛋的转动惯量。由于课题进度之前有点慢了，今天抓紧时间煮了一些鸡蛋并测量了光学性质。103的大三学长提供的光功率计效果拔群！下周二打算去实验室试试用扭摆法测鸡蛋的转动惯量。（生命的前18年都没有打过今天这么多鸡蛋） — 胡子豪 2017/03/25 23:24>

— Hongying Yao 2017/03/28 19:50

我原来以为，要把鸡蛋比作地球，然后用P波和S波来测量，后来发现要用迷你的超声发生器和接收器，还要高采样频率。。。我一定是吃了太多生鸡蛋 视频中的转动骤停和一维振动骤停等等想法不错，祝多吃鸡蛋身体好！ — 朱冰冰 2017/03/30 20:51

记得311有超声波发生器和接收器，示波器可保证极高采样频率 — 刘晋榕 2017/04/04 14:52

哈哈有兴趣可以试试，贴片式发声器更佳 — 朱冰冰 2017/04/05 17:01

一个疑惑：只用水煮时间表示生熟合适吗？半径（或者其他参数）和时间是否可以组成个参数表征生熟？ — 刘晋榕 2017/04/04 14:52

可以将蛋清、蛋黄分别灌入烧杯或量筒里，放入恒温的水浴里，再用一个灵敏的数字温度计记录温度，看它们各自变硬和温度、时间之间的关系。 — 乐永康 2017/04/04 15:27

不过当蛋黄包在蛋清里面的时候受热变性的情况应该会发生变化，而且是不是不好把握蛋清或蛋黄变性的硬度。（下次煮鸡蛋时请务必提前通知大家！） — 杨宸 2017/04/04 18:27

杨宸同学的问题非常有启发性，也是我们面临的问题：1.蛋黄包裹在蛋清中受热变性的情况会有所不同，只进行分开测量的实验如何与实际情况匹配？ 2.如何用一个量化指标来衡量蛋清和蛋黄的硬度？期待大家的建议！ — 胡子豪 2017/04/07 19:44

三号湾的“食其家”有“温泉蛋”，可以去那里吃个饭点一份温泉蛋来找找灵感哦。【不是广告】 — 俸昊嵘 2017/04/04 18:42

一个参考：有一个应用于金属等晶体中的概念，叫做“内耗”，它来自由非弹性形变引起的机械振动能向内能的转变。扭摆实验或是测转动惯量装置中来自金属的内耗很小，系统耗散项主要来自于空气阻尼（空气黏性）等常见的阻尼项。但若测得是半熟的鸡蛋，那么由于液相的部分可以“流动”且黏度比较大，故会引起类似金属内耗的耗散项。在恢复系数（扭摆或涡卷弹簧）不是很大、使得鸡蛋内部耗散能量与总机械能可比的时候，应该能够观察到与理想一维振子有不同的运动方式，或会存在相位迟滞，或是能量耗散速率明显大于熟鸡蛋，而后者则是极易测量的。可以以此参考已有研究建立模型，找到能够明确反映鸡蛋固液比的物理量，然后在模型要求的实验条件下（转速高低？弹性元件恢复系数水平？）进行实验。 — 朱冰冰 2017/04/13 11:26