PDF《科别：物理科》

科别:物理科 组别:国小组 作品名称:油与水的竞赛 液体在不同热源的温度变化情形的研究 关键词:黏浴⒍粤餍вΑ⒎ 编号:0801011 学校名称: 屏东县屏东市忠孝国民小学 作者姓名: 吴俊达、卓允恩、向语v、陈韦丹、李姿宜 指导老师: 戴信容、吴建村 摘要自然界中热量传递的方式有传导、对流、辐射三种.

对液体而言,对 流效应的影响比其他两种方式更大.我们从探讨五年级下学期自然课中的 意外发现,进行一连串的实验,发现液体的黏远造抖粤餍вΦ挠跋, 因而影响液体加热时温度上升速度;

同时也发现在降温实验时,影响更大. 此外,我们也针对水、沙拉油和甘油的黏越惺笛. 最后我们建议同学进行「水与油的受热」实验时,可改用黏越闲〉 润滑油等,以降低黏缘挠跋. 关键字:黏,对流效应,辐射

1 壹、研究动机 五年级下学期,自然课上到「物质与热」的单元,其中一个实验要 我们以太阳为热源,将两支分别装有相同容量水和油的试管加热,看看 两者温度上升情形.因为天气不稳定,老师改用热水作为热源,实验结 果是--在热水中,水的温度竟然升得比油还快,我们重复做了几次,皆 得到相同的结果.可是,老师却提到,别班在太阳底下作的实验--却是 油上升较快. 为什麽同样的物质,只是加热方法不同,却有不同的结果,到底原 因在哪儿呢?我们想解开其中奥秘 , 就请老师指导我们进行相关的实验. 贰、研究目的

一、探讨不同液体在太阳下受热后温度上升情形.

二、探讨不同液体在热水中受热后温度上升情形.

三、探讨不同液体在冰水中降温的温度变化情形.

四、探讨液体黏远砸禾逶诓煌仍粗形露缺浠挠跋. 参、研究器材 实验样品:水、沙拉油、甘油 实验仪器:温度计 (数支) 、马表 (三个) 、电子表、试管 (不同大小数支) 、 试管架(三个) 、烧杯(250 ml 三个) 、量筒(三个) 、铁架(三个) 、漏斗 (三个) 、滑轨槽(三个) 其他材料:冰块、保力龙箱子

2 肆、研究方法、结果与讨论 【 实验一:在太阳下,水和沙拉油哪个温度上升比较快?】

(一)实验目的: 比较水、沙拉油同时放在太阳下,哪个温度上升快?

(二)实验方法: 1.分别量取水、沙拉油各

200 ml 置入烧杯中,并记录起始温度. 2.放在太阳下受热,并插入温度计,测量温度随时间上升的情形,并做纪录.

(三)实验结果: 表一 油和水在太阳底下受热的实验纪录 时间 (分)

0 1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 15

20 水23.5 24.6 24.8 25.2 25.5 26.1 26.5

27 27.2 27.5 27.5 28.7 29.7 沙拉油 23.5 26.8 27.5 28.2 28.7 29.5

30 30.8

31 31.5 31.8 33.8 35.1 图

一、200 ml 油和水在太阳底下受热 温度曲线图

20 25

30 35

40 0

5 10

15 20

25 时间 〈分〉 温度 〉 水 沙拉油 〈℃ 照片一 200ml 油和水在太阳下 受热实验

(四)结果: 如「牛顿版自然科第十册教学指引」所描述:在太阳下,沙拉油的温度上升 得比水还要快.

3 【实验二:在热水中,水和沙拉油哪个温度上升比较快?】

(一)实验目的: 比较水、沙拉油同时放在热水中,哪个温度上升快?

(二)实验方法: 1. 分别量取水、沙拉油各

200 ml 置入烧杯中,并记录起始温度. 2. 将75℃ 的热水 300ml 倒入 1000ml 烧杯中. 3. 将装有测试样品的烧杯放在热水中加热,并插入温度计,测量温度随时间 上升的情形,并做纪录.

(三)实验结果: 表二

200 ml 油和水在

300 ml 75℃ 热水受热的实验记录 时间 (分)

0 1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 水23.5

29 34.7 39.2 41.7 43.7 44.7

45 45.7 47.2 47.3 沙拉油 23.8 28.3 33.7 35.7 38.2

41 43.5

47 48.4 47.2 48.3 照片二 200ml 油和水在热水中 加热实验 图

二、200 ml 水和沙拉油在热水中 加热温度曲线图

0 50

0 2

4 6

8 10 时间 〈分〉 温度 〈℃〉 水 沙拉油

60 30

40 20

10

(四)结果讨论: 1. 在热水中,水的温度上升比沙拉油快,和实验一的结果相反. 2. 沙拉油是混合物,温度上升不稳定,所以升温变化的曲线有时快,有时慢 (时间在 6-10 分钟的时候) .大家和老师讨论,决定另外加入 甘油 这 种纯物质液体进行实验,因为甘油容易取得,而且比较没有危险性. 3. 我们的实验是在办公室的桌面上进行的 , 所以溶液的起始温度大约与室温 相同,而热水的温度大约是

75 ℃.实验进行时水温一直在降低,因而影 响实验,经过讨论后,接下来的实验,将改用大保力龙箱子装热水,以免 造成热量损失.

4 4. 最后热水温度降至 50℃左右,测试样品最后也在 48℃左右,和起始温度 的温差约 25℃,造成二个实验结果不同的原因也许是温差不够大的关系, 因此接下来的实验都会降低起始温度以制造更大的温度差. 5. 在实验前未检查温度计,可能是温度计的误差造成实验不准确,所以我们 也决定进行温度计校正. 【 实验三:温度计校正 】

(一)实验目的: 校正温度计,避免实验误差.

(二)实验方法: 1. 利用冰、水共存时必是熔点温度(凝固点)的特性制造

0 ℃的环境. 2. 将待测的温度计放入

0 ℃的冰水中. 3. 经过一段时间之后,如果温度计指在

0 ℃,表示温度计没问题,若没有 指在

0 ℃,则作上标记并纪录误差值,以便日后实验时修正温度.

(三)实验结果: 有一部分温度计需做校正,但数量不多,而且校正值都在

2 度以内.

(四)结果讨论: 由温度计校正结果可以推知,温度计的误差并不是造成实验一与实验二结果 相反的原因. 照片四 温度计校正活动情形 照片三 温度计校正制造冰水

5 【实验四:水、沙拉油和甘油放在『太阳下』温度变化情形有何不同?】

(一)实验目的: 比较水、沙拉油和甘油同时放在太阳下,哪个温度上升快?

(二)实验方法: 1. 将水、沙拉油和甘油各 30ml 和50ml 装入试管内,在实验前先浸入冰水 中降低起始温度至接近

0 ℃,并记录起始温度. 2. 同时移至太阳下,每隔

30 秒纪录一次温度.

(三)实验结果: 表三 水、沙拉油和甘油各 30ml 在太阳底下受热的实验纪录 时间(分)

0 0.5

1 1.5

2 2.5

3 4

5 10

15 18 水30ml

2 4

5 7

8 9.5 11.5 14.5 16.5

25 29.5 31.5 沙拉油 30ml

2 4.5

6 10 11.5 13.5 15.5 18.5 20.5 28.5

32 34 甘油 30ml

2 5.5

7 10.5 12.4

14 15.5 18.5 20.5

28 31.5

33 表四 水、沙拉油和甘油各 50ml 在太阳底下受热的实验纪录 时间(分)

0 0.5

1 1.5

2 2.5

3 4

5 10

15 18 水50ml

4 5

5 6 7.5

9 10.5

13 15

25 30

32 沙拉油 50ml

4 5

7 8.5

10 11

13 16

18 30 35.5

37 甘油 50ml 3.5 4.5 6.5 9.5 10.5 11.5

13 16 17.5

28 32.5 34.5 图三

30 ml 水、沙拉油、甘油 在太阳下受热温度曲线图

0 10

20 30

40 50

0 5

10 15 时间 〈分〉 温度 水 沙拉油 甘油 图四

50 ml 水、沙拉油、甘油 在太阳下受热温度曲线图

0 10

20 30

40 50

0 5

10 15 时间 〈分〉 温度 水 沙拉油 甘油

6

(四)结果讨论: 1. 由上面三个记录结果可看出,水的温度上升速度都比沙拉油和甘油还要 慢.而甘油和沙拉油一开始差不多,过几分钟后才渐渐拉开距离.温度上 升的快慢是:沙拉油>

甘油>

水. 2. 从容量上来比较,温度上升的速度快慢为: 30ml >

50ml;

因此液体的 量越少,温度上升越快. 3.我们推论,甘油和沙拉油,较容易留住太阳辐射的能量.水的黏院苄 且透明,较不易留住太阳辐射的能量,而沙拉油的色泽属於黄色,比甘油 的半透明还要更深一些,较不易透光,所以在太阳下甘油和沙拉油升温比 水还快,沙拉油升温又比甘油快. 照片五 水、沙拉油和甘油在太阳下 受热实验装置 照片六 水、沙拉油和甘油在太阳下 受热实验 【实验五:水、沙拉油和甘油放在『热水中』温度变化情形有何不同?】

(一)实验目的: 比较水、沙拉油和甘油同时放在热水中,哪个温度上升快?

(二)实验方法: 1. 水、沙拉油和甘油各 30ml 和50ml 装入试管内,并记录起始温度.. 2. 在实验前先浸入冰水中降低起始温度至接近

0 ℃,再同时移至装在保利 龙箱内的热水中(大约

45 ℃) ,每隔

30 秒纪录一次温度.

7

(三)实验结果: 表五 水、沙拉油和甘油各 30ml 在热水中受热的实验纪录 时间(分)

0 0.5

1 1.5

2 2.5

3 3.5

4 4.5

5 水30ml

3 13

31 43

49 54

57 59

60 61

61 沙拉油 30ml

2 14

23 34

40 45

50 52

55 57

58 甘油 30ml

2 14

25 34

38 42

46 50

52 53

55 表六 水、沙拉油和甘油各 50ml 在热水中受热的实验纪录 时间(分)

0 0.5

1 1.5

2 2.5

3 3.5

4 4.5

5 水50ml

2 10

21 33

40 45

48 50

52 53

54 沙拉油 50ml

1 9

13 19

29 37

42 46

49 51

52 甘油 50ml

2 10

14 18

21 24

27 32

37 42

45 图六 50ml 水、甘油、沙拉油在 热水中升温温度曲线图

0 10

20 30

40 50

60 70

0 1

2 3

4 5

6 时间 〈分〉 温度 水 沙拉油 甘油 图五 30ml 水、沙拉油、甘油 在热水中升温温度曲线图

0 10

20 30

40 50

60 70

0 1

2 3

4 5

6 时间 〈分〉 温度 水 沙拉油 甘油

(四)结果讨论: 1. 水的温度上升得比沙拉油、甘油还快,和实验四的结果不一样. 2. 随著温度的上升,甘油和沙拉油搅拌起来感觉没有在低温时那麽黏稠,我 们发现沙拉油和甘油的黏运嬷露壬叨档. 3. 由甘油和沙拉油升温情形做比较:两者在 30ml、50ml 时,因为甘油较黏 稠,热量经过烧杯传导而来时,产生的对流速度也较慢,所以升温的速度 比沙拉油慢.

8 4. 因为温度升温快的物质降温也快,为了验证热水中的实验结果,我们决定 做冰水中降温实验来检验我们的结果. 5. 由实验结果知道黏远砸禾逦露鹊挠跋旆浅４ , 因此我们也决定进行黏 允笛槔幢冉先秩芤旱酿源笮. 照片八 水、沙拉油和甘油在热水中 加热实验 照片七 水、沙拉油和甘油在热水中 加热实验装置 【实验六:水、沙拉油和甘油放在『冰水中』温度变化情形有何不同?】

(一)实验目的: 比较水、沙拉油和甘油同时放在冰水中,哪个温度下降快?

(二)实验方法: 1. 水、沙拉油和甘油各 30ml 和50ml 装入试管内,并记录起始温度.. 2. 在实验前先浸入热水中升高起始温度至接近

45 ℃,再同时移至装有冰水 的保利龙箱内(大约

5 ℃) ,每隔

30 秒纪录一次温度.

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(三)实验结果: 表七 水、沙拉油和甘油各 30ml 在冰水中降温的实验纪录 时间(分)

0 0.5

1 1.5

2 2.5

3 4

5 10

15 水30ml

45 24

20 13

10 9

9 8

6 3.5 3.5 沙拉油 30ml 45.5

37 16

15 11.5

9 9 7.5

7 4

4 甘油 30ml

46 38

29 22

17 14

12 10

7 4.5

4 表八 水、沙拉油和甘油各 50ml 在冰水中降温的实验纪........