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家庭实验:自制保温杯

2018-05-02 13:49阅读:
实验一
一、所需材料 矿泉水瓶(500ml)、比矿泉水瓶小的牛奶瓶(250ml,可耐高温的)、棉花、锡箔纸、剪刀、双面胶、粗吸管、三角漏斗、热水瓶、温度计。如图1所示。
家庭实验:自制保温杯 图1 实验一所需材料


二、作品设计步骤和设计图
1、将较小的牛奶瓶(250ml)去掉瓶盖,外面包裹一层锡箔纸;
2、将较大的矿泉水瓶(500ml)从下半部剪开;
3、将小奶瓶从矿泉水瓶底部塞入,使小牛奶瓶瓶口处顶到矿泉水瓶口处,小牛奶瓶与矿泉水瓶位置都确认好之后,用棉花把小牛奶瓶与矿泉水瓶之间的空隙塞满、塞紧;
4、为保证小牛奶瓶口与矿泉水瓶颈、瓶口之间不留缝隙,将小瓶口处的锡箔纸适当上延,至大瓶口处,然后将一根较粗的奶茶吸管插入锡箔纸包裹好,吸管上端与矿泉水瓶口平齐,下端适当延伸至小瓶口内即可(减掉多余的吸管),将锡箔纸包裹住的吸管与矿泉水瓶口处周围的空隙处用棉花塞紧;
5、棉花都塞紧后,将矿泉水瓶底端安装固定,形成从里到外依次是小牛奶瓶、锡箔纸、棉花和矿泉水瓶的结构。
6、将三角漏斗插入瓶口吸管处,从热水瓶倒入热水,装满水后,测量温度,并盖紧瓶口。以后每隔30分钟测试一次温度。
家庭实验:自制保温杯
图2 保温瓶设计图
家庭实验:自制保温杯 图3 保温杯实验成品1
三、测试结果
家庭实验:自制保温杯
测试前温度是85℃,每隔30分钟测试一次,大约温度虽然都会降低10℃左右(有每次打开瓶盖散发热量速度变快的影响),但该测试结果也说明该保温杯有保温性能,在一定程度上延缓了热量散发的速度。
家庭实验:自制保温杯 图4 测量保温杯温度
四、作品分析
1、保温瓶优点:
(1)从减少热对流、热传导角度出发,来设计保温瓶,将所学知识与实际应用相结合。
(2)瓶口处添加了锡箔纸与棉花,这样的处理,减缓了热量散发速度。
(3)保温瓶携带比较方便。
2、保温瓶缺点
(1)在该实验中,大瓶与小瓶之间缝隙稍小,限制了塞入的棉花厚度,不利于温度持续保持。
(2)测试过程中,将温度计直接插入瓶口,使热量散发速度变快了。
(3)没有制作保温杯套。
五、改进措施
1、改进大瓶和小瓶的尺寸和形状,寻找贴合度更好的两个杯子;
2、瓶盖处还可以处理得更好,延缓热量散发速度。
实验二
基于以上实验结果,根据老师的建议,又进一步改进了保温杯设计,主要从保温性能、操作便捷性和保温杯实用性方面作了改进,并作了对比实验。具体操作过程如下:
一、所需材料 有提手的矿泉水瓶(1500ml)、耐高温的牛奶瓶(250ml)、棉花、锡箔纸、剪刀、双面胶、热水、温度计。如图5所示。
家庭实验:自制保温杯 图5 实验二所需材料
二、实验步骤
1、将较小的牛奶瓶外面包裹一层锡箔纸,瓶盖单独包裹;
2、将较大的矿泉水瓶从上半部剪开;
3、将剪开的矿泉水瓶底部铺满并压实一层较厚的棉花,然后将包括了锡箔纸的小牛奶瓶放入大瓶中间,在旁边塞满压实棉花;
4、将保温杯的小牛奶瓶倒入热水,并测量初始温度。之后每隔30分钟测试一次温度,并做好记录。注意每次测量温度后要尽快盖上小牛奶瓶瓶盖和大矿泉水上盖。
5、同时,将没有保温措施的小牛奶瓶倒入同样温度的热水,并测量初始温度。之后每隔30分钟测试一次温度,并做好记录。
家庭实验:自制保温杯 图6
家庭实验:自制保温杯 图7
家庭实验:自制保温杯 图8
家庭实验:自制保温杯 图9
家庭实验:自制保温杯 图10
家庭实验:自制保温杯 图11 实验二过程图
三、测试记录和结果
家庭实验:自制保温杯
1、保温杯和牛奶瓶测试初始温度均是76℃,每隔30分钟测试一次,温度均有所下降,但保温杯的热水温度下降速度较慢。
2、虽然温度都在降低(有每次打开瓶盖散发热量速度变快的影响),但经过1.5小时后,保温杯仍能保持50℃以上的水温,而牛奶瓶的水温则接近室内温度。5小时以后,仍能保持30℃,该测试结果也说明该保温杯有保温性能,在一定程度上延缓了热量散发的速度。
3、实验二结果与实验一结果相比较而言,实验二的保温杯的保温性能明显改进。
四、作品分析
1、保温瓶优点:
(1)较实验一而言,增加了实用性、美观性;从实验结果来看,保温性能也更好。
(2)大瓶与小瓶比例更加恰当,大瓶接口处衔接紧密,可以直接提着提手,携带瓶口处添加了锡箔纸与棉花,这样的处理,减缓了热量散发速度。
2、保温瓶缺点
(1)在该实验中,小瓶瓶盖和大瓶上盖之间未做处理,可再增加一个棉花内盖,减缓热量散发速度。
(2)保温杯外观虽然有改进,但美观度仍有改进空间。
五、进一步探究问题
1、在小瓶上方、大瓶上盖中,添加一个棉盖会使保温性更好吗?
2、只测量了保温杯的热量保温效果,不知保温杯的冷藏效果如何?

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