介紹 該實(shí)驗(yàn)研究了冷凍時(shí)兩杯水的溫度。一杯含有純凈水，而另一杯含有鹽水。該實(shí)驗(yàn)非常適合證明鹽如何抑制水的冰點(diǎn)。它也是對潛熱理論的一個(gè)很好的介紹。 它適用于16歲以上的人，需要了解液體狀態(tài)變化所涉及的過程。
所需設(shè)備
DrDAQ數(shù)據(jù)記錄器連接到PC
兩個(gè)DrDAQ外部溫度探頭（部件號DD100）
水容器（我們用塑料飲水杯）
鹽
一個(gè)冰柜
實(shí)驗(yàn)設(shè)置 將兩個(gè)杯子裝滿足夠的水以覆蓋溫度探頭。顯然，使用的水越多，實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)間就越長。 每次向其中一杯水中加入少許鹽并攪拌直至溶解。當(dāng)溶液飽和時(shí)停止加鹽（即鹽不會(huì)溶解）。標(biāo)記有鹽水的杯子，以便以后識(shí)別。 我們將兩個(gè)杯子放入一個(gè)帶有兩個(gè)切口的紙板箱中。這樣可以防止水溢出并提供一些隔熱效果。 將一個(gè)溫度探頭放入每杯水中，并用杯子周圍的橡皮筋固定到位。理想情況下，每個(gè)探頭應(yīng)位于杯子的中間而不要接觸邊緣。 將探針插入DrDAQ并運(yùn)行PicoLog軟件。將一個(gè)通道命名為“Pure Water”，將另一個(gè)通道命名為“Salt Water”。檢查溫度讀數(shù)是否合理。 設(shè)置PicoLog以記錄每分鐘一次讀數(shù)。 將兩個(gè)杯子放入冰箱并關(guān)閉門，小心地將溫度傳感器的電纜從門邊緣送出，而不將傳感器從杯子中拉出。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 啟動(dòng)PicoLog收集數(shù)據(jù)并在圖表上顯示兩個(gè)通道。檢查兩個(gè)通道的溫度是否開始下降。讓實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行，直到兩個(gè)溫度都穩(wěn)定下來。在我們的冰箱中，這發(fā)生在-30°C左右，需要5個(gè)小時(shí)。請注意，由于冷凍室溫控器的作用，溫度可能會(huì)略微波動(dòng)。
問題和結(jié)果討論 打印出顯示兩個(gè)通道的結(jié)果圖表。如果您選擇一個(gè)顯示自開始以來的時(shí)間的顯示（在圖形按鈕欄上使用帶有刻度符號的按鈕）將會(huì)有所幫助 Q1。 看看顯示純凈水的痕跡。通過查看圖形的漸變變化，看看您是否可以識(shí)別下面描述的圖形區(qū)域。對于每個(gè)區(qū)域，填寫該區(qū)域開始時(shí)的時(shí)間和溫度。
Q2。 在純水開始凍結(jié)之前，溫度迅速下降。一旦開始凍結(jié)，溫度保持相當(dāng)穩(wěn)定。解釋為什么。 Q3。在什么溫度下鹽水開始凍結(jié)。為什么這比純凈水要低。 Q4。確定圖表中顯示純水和鹽水凍結(jié)的部分。純凈水顯示出相當(dāng)平坦的區(qū)域，而咸水則具有緩坡。解釋為什么。（提示 - 更多的鹽可以溶解在溫水中）。 Q5。如果仔細(xì)觀察凍結(jié)區(qū)域，您可能會(huì)注意到一個(gè)小的“光點(diǎn)”，溫度實(shí)際上會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增加。為什么會(huì)這樣呢？ Q6。想想兩個(gè)樣品溫度回升到室溫時(shí)會(huì)發(fā)生什么變化。繪制溫度與時(shí)間的關(guān)系圖，顯示您認(rèn)為會(huì)發(fā)生的情況。
進(jìn)一步研究 水的純度如何影響圖形的形狀？ 鹽濃度如何影響結(jié)果？ 如果樣品煮沸而不是冷凍，您會(huì)得到什么結(jié)果？ 使用結(jié)果來估算冷凍潛熱（您需要知道水的比熱容）。
查看結(jié)果