使用DrDAQ探索水不为人知的一面
要知道,水是一种神奇的物质。例如,它固体形态的密度竟然比液体形态的密度低,以至于冰块都是浮在水面。再如,它在4℃时才是密度最大的时候,一千克的标准就是以1L4℃水的质量来取样的。再如,温水的结冰速度竟然比冷水的结冰速度快。
理论上温水结冰时,温水会一直降温当降到凝固点0℃时才开始凝固。因此我们会认为温水结冰比冷水结冰多了一个降温过程,从而消耗的时间会比较长。但是,水的结冰不仅仅有物理变化,还涉及到了化学变化。水结冰是体积会增大密度会变小,由于热胀冷缩同质量的热水比冷水的体积大,因而会优先于冷水达到固态。
这一期家庭小实验是检测不同温度下水的结冰速度,探索水不为人知的一面,让家长和孩子一起学理化。
试验介绍:
该实验使用具有外部温度探针的DrDAQ来监测两个不同温度的水样品的结冰速率。这个实验的结果将显示水的初始温度是否影响其冻结速率。适用于12岁以上,需要了解液体状态变化所涉及的过程。
所需设备:
• DrDAQ数据记录器连接到运行PicoLog的PC
• 两个DrDAQ外部温度探头(PartNoDD100)
• 可容纳至少300毫升水的容器
• 一个水壶
• 一个冷柜
如果冰箱距离DrDAQ超过2米,那么您还可能需要一个或多个5m传感器延长电缆。
实验设置:
实验可以以两种方式之一运行:一、两个样品可以分别在不同时间被冷冻并进行检测。但要保证除水的起始温度不同以外其他条件如水的体积、容器的大小和冷冻箱的冷冻温度必须相同。二、两个样品可以同时放置在冰箱中,除水的起始温度不同以外其他条件如水的体积、容器的大小也必须相同。这时候就需要两个外部传感器连接器了。
监控单个样本
1、将200毫升自来水倒入容器。使用的水越多,实验需要的时间越长,同时下一步的所设置的样品都要保持量不变。
2、将外部温度探头插入水中。
3、确保温度探头不接触容器的侧面,并完全浸没在水中。
4、开始运行PicoLog软件,检查温度读数是否合理。
5、配置PicoLog记录样品每15秒2000个样品。
6、将样品放在冰箱中,并小心地将温度传感器的电缆从门的边缘送出,而不要将传感器从杯子中拉出。
7、当对其他样品重复此实验时,重要的是使用相同量的水,相同的容器和相同的冰箱。
监控两个样品
1、两个容器中加水,一个装200毫升自来水,另一个装200毫升加热水(约40℃)。实验所用的水越多,实验需要的时间越长,两个容器水的量应保持一致。
2、将外部温度探头插入每个容器。确保温度探头不接触任一容器的侧面,并完全浸没在水中
3、确保每个通道命名为不同的名称,以免数据混淆。
4、开始运行PicoLog软件,并检查两个温度读数是否合理。
5、配置PicoLog记录样品每15秒2000个样品。
6、将样品放在冰箱中,并小心地将温度传感器的电缆从门的边缘送出,而不要将传感器从容器中拉出。
进行实验
启动PicoLog收集数据并使用PicoLog中的图形功能显示记录的数据。检查以确保样品的温度开始下降。一旦两个样品的温度均匀化,这个实验将会完成。
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