介绍 该实验研究了冷冻时两杯水的温度。一杯含有纯净水,而另一杯含有盐水。该实验非常适合证明盐如何抑制水的冰点。它也是对潜热理论的一个很好的介绍。 它适用于16岁以上的人,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PC 两个DrDAQ外部温度探头(部件号DD100) 水容器(我们用塑料饮水杯) 一个冰柜


实验设置 将两个杯子装满足够的水以覆盖温度探头。显然,使用的水越多,实验所需的时间就越长。 每次向其中一杯水中加入少许盐并搅拌直至溶解。当溶液饱和时停止加盐(即盐不会溶解)。标记有盐水的杯子,以便以后识别。 我们将两个杯子放入一个带有两个切口的纸板箱中。这样可以防止水溢出并提供一些隔热效果。 将一个温度探头放入每杯水中,并用杯子周围的橡皮筋固定到位。理想情况下,每个探头应位于杯子的中间而不要接触边缘。 将探针插入DrDAQ并运行PicoLog软件。将一个通道命名为“Pure Water”,将另一个通道命名为“Salt Water”。检查温度读数是否合理。 设置PicoLog以记录每分钟一次读数。 将两个杯子放入冰箱并关闭门,小心地将温度传感器的电缆从门边缘送出,而不将传感器从杯子中拉出。


进行实验 启动PicoLog收集数据并在图表上显示两个通道。检查两个通道的温度是否开始下降。让实验继续进行,直到两个温度都稳定下来。在我们的冰箱中,这发生在-30°C左右,需要5个小时。请注意,由于冷冻室温控器的作用,温度可能会略微波动。


问题和结果讨论 打印出显示两个通道的结果图表。如果您选择一个显示自开始以来的时间的显示(在图形按钮栏上使用带有刻度符号的按钮)将会有所帮助 Q1。 看看显示纯净水的痕迹。通过查看图形的渐变变化,看看您是否可以识别下面描述的图形区域。对于每个区域,填写该区域开始时的时间和温度。

Q2。 在纯水开始冻结之前,温度迅速下降。一旦开始冻结,温度保持相当稳定。解释为什么。 Q3。在什么温度下盐水开始冻结。为什么这比纯净水要低。 Q4。确定图表中显示纯水和盐水冻结的部分。纯净水显示出相当平坦的区域,而咸水则具有缓坡。解释为什么。(提示 - 更多的盐可以溶解在温水中)。 Q5。如果仔细观察冻结区域,您可能会注意到一个小的“光点”,温度实际上会在短时间内增加。为什么会这样呢? Q6。想想两个样品温度回升到室温时会发生什么变化。绘制温度与时间的关系图,显示您认为会发生的情况。


进一步研究 水的纯度如何影响图形的形状? 盐浓度如何影响结果? 如果样品煮沸而不是冷冻,您会得到什么结果? 使用结果来估算冷冻潜热(您需要知道水的比热容)。

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