环保新煮张－太阳能锅探讨

1環保新”煮”張太陽能鍋探討摘要本研究主要運用太陽能及溫室效應的原理，探討摺疊型太陽能鍋的不同擺設方法對食物熟透度的影響，進而找出摺疊型太陽能鍋的最佳煮法。從實驗中我們發現太陽能鍋與玻璃罐距離25公分最好；玻璃罐外套上1層黑色毛襪比2或3層好，套上黑色毛襪與棉襪食物熟透度差不多，都比套上黑色絲襪好；玻璃罐包上藍、綠、紅色玻璃紙比黃、紫、透明玻璃紙食物的熟透度好；罩上圓形外罩能產生較好的溫室效應，食物熟透度較好；玻璃罐底部不鋪砂時食物熟透度較好；而最重要的是選個艷陽高照的大熱天，才能煮出美味可口、熟透度佳的食物喔壹、研究動機近年來地球的溫室效應越來越嚴重，科學家們正大力推動使用對地球無污染的物質，如太陽能板、玉蜀黍做的汽油、風力等，來減緩地球被污染的速度。其中，太陽能取之不盡、用之不竭，除了能為大地帶來熱能外，只要運用一些設備及器具便能利用太陽能代替石油等能源，既環保又省錢。在五年級的自然與生活科技課太陽的觀測的單元中，老師請了專業的人士來講解太陽能並指導我們應用厚紙板，鋁箔紙等材料，做成摺疊型太陽能鍋。運用這個裝置，我們便可利用太陽能來烹煮地瓜、蛋等各種食物。課程結束後，我們心裡不禁想著太陽能鍋擺放的位置、太陽能鍋的不同材料和設備，是不是也會影響鍋內的溫度，進而影響食物的熟透度呢於是我們展開一連串的實驗。作品與教材相關性自然與生活科技領域康軒版第五冊第一單元太陽的觀測自然與生活科技領域康軒版第六冊第三單元熱的傳播與保溫貳、研究目的一、探討太陽能鍋與玻璃罐距離大小對食物熟透度的影響二、探討不同形狀外罩對食物熟透度的影響三、探討玻璃罐底部鋪砂對食物熟透度的影響四、比較不同厚度深色襪子在食物熟透度的差異五、比較不同質料深色襪子在食物熟透度的差異、比較不同顏色玻璃紙在食物熟透度的差異七、比較不同氣溫在食物熟透度的差異2參、研究設備及器材器材個數器材個數摺疊型太陽能鍋6個圓柱形塑膠罐6個玻璃罐6個長方形托盤6個長方體水族箱3個溫度計6支100CM長尺1把碼錶1個黑毛襪3雙黑棉襪1隻黑絲襪1雙鋁箔紙1卷透明、紅、黃、綠、藍、紫色玻璃紙各1張透明膠帶1卷剪刀2把雞蛋25顆塑膠椅6把書本若干本肆、研究過程和結果在五上自然課，大家動手製作了摺疊型太陽能鍋，輕鬆烹調了美味可口的地瓜後，大家開始思考著如何擺放這些設備，才能使食物有最佳的熟透度。所以，我們就設計一系列的相關實驗來探討。3一、活動一製作摺疊型太陽能鍋（一）摺疊型太陽能鍋製作方法1把四張厚紙板用粗膠帶黏成以下的形狀2取出適當大小的鋁箔紙，在較不光滑面塗上白膠，黏在厚紙板上，只黏一面。（二）摺疊型太陽能鍋擺置方法1到4樓頂樓，先將太陽能鍋平鋪開來，再立起來。2移動直立部分紙板，使主體的影子與太陽能板成一直線。3將底面的紙板抬高，底下用椅子將紙板撐高，4將玻璃罐放置在太陽能鍋中心。5托盤包一層鋁箔紙放在玻璃罐底部。6在玻璃罐外包上不同質料襪子或玻璃紙。7將炊煮的食物，放進玻璃罐內，並用圓形鋁箔紙將瓶口封住。8拿透明的圓形或方形塑膠罐，罩住玻璃罐。9進行實驗。玻璃罐底下放支撐物椅子塑膠罐蓋住玻璃罐厚紙板平放在地上厚紙板內側這面有鋁箔紙4二、活動二探討太陽能鍋與玻璃罐距離的大小對食物熟透度的影響（一）實驗假設陽光熱度會經由太陽能鍋反射至中間的玻璃罐中，所以假設玻璃罐在距離太陽能鍋底部20公分時會有最好的熟透度。（二）變因控制1操縱變因玻璃罐與太陽能鍋底部的距離2不變變因摺疊型太陽能鍋的大小、玻璃罐的大小、透明塑膠罩的大小、套上一層黑色毛襪、長方形托盤（包鋁箔紙）、塑膠椅。3應變變因鍋內的溫度和蛋的熟透度（三）實驗步驟1將太陽能鍋面向太陽擺好，放上托盤。2在三個玻璃罐各套上一層毛襪後將一顆蛋放入。3瓶口包上鋁箔紙。4將三個玻璃罐分別放在離太陽能鍋底部15、20、25公分處。5分別蓋上方形水族箱。6每30分量一次鍋內溫度，溫度計插進去5分鐘。7每30分調整太陽能鍋朝向太陽的位置。82小時之後，觀察蛋的熟透度。（四）實驗紀錄1應變變因鍋內的溫度（）時間距離12001230130013301400頂樓溫度293436363615CM296974767620CM2967717257425CM29757880805太陽能鍋與玻璃罐不同距離的溫度比較圖02040608010012001230130013301400時間溫度常溫距離15CM距離20CM距離25CM太陽能鍋與玻璃罐不同距離的溫度比較圖02040608010012001230130013301400時間溫度常溫距離15CM距離20CM距離25CM2應變變因蛋的熟透度照片蛋的描述15CM19分熟。2蛋白已凝固，有彈性，呈果凍狀。3蛋黃已全熟。20CM18分熟。2蛋白已凝固，呈布丁狀。3蛋黃呈金黃色。25CM110分熟。2蛋白已熟透，有彈性，呈橡皮擦狀，硬硬的。3蛋黃已熟透，捏蛋黃會碎落。（五）實驗結果實驗假設未獲支持，距離25公分的玻璃罐上升溫度最高，蛋的熟透度最佳；距離15公分的玻璃罐上升溫度次高，蛋的熟透度次之；距離20公分的玻璃罐上升溫度6最低，蛋的熟透度最差。三、活動三探討不同形狀外罩對食物熟透度的影響（一）實驗假設玻璃罐外蓋上圓柱形外罩的聚熱效果最佳，而蓋上圓形外罩的玻璃罐聚熱效果比蓋上方形外罩的效果好，食物熟透度佳。（二）變因控制1操縱變因罩子的形狀圓柱形長方形2不變變因除了操縱變因，其餘變因不變。3應變變因鍋內的溫度和蛋的熟透度（三）實驗步驟1將太陽能鍋面向太陽擺好，放上托盤。2在2個玻璃罐各套上一層毛襪後將一顆蛋放入。3瓶口包上鋁鉑紙。4將2個玻璃罐分別放在離太陽能鍋底部20公分處。5蓋上不同形狀的外罩。（圓形和方形）6每30分量一次鍋內溫度，溫度計插進去5分鐘。7每30分調整太陽能鍋朝向太陽的位置。82小時之後，觀察蛋的熟透度。（四）實驗紀錄1應變變因鍋內的溫度（）時間外罩種類12001230130013301400頂樓溫度2934363636圓形外罩2975788282方形外罩296771725747圓形外罩與方形外罩形狀的溫度比較圖02040608010012001230130013301400時間溫度常溫圓形外罩方型外罩圓型外罩與方形外罩的溫度比較圖02040608010012001230130013301400時間溫度常溫圓形外罩方型外罩2應變變因蛋的熟透度照片蛋的描述圓110分熟2蛋黃已熟透。3蛋白已熟透，有彈性，呈橡皮擦狀，硬硬的。方18分熟2蛋黃呈金黃色3蛋白已凝固，呈布丁狀狀。（五）實驗結果實驗假設獲支持，蓋上圓形外罩的玻璃罐上升溫度最高，蛋的熟透度最佳，達10分熟。而蓋上長方形外罩的玻璃罐上升溫度較低，在下午200時只達到74，蛋的熟透度較差，只達8分熟。8四、活動四探討玻璃罐底部鋪砂對食物熟透度的影響（一）實驗假設包鋁箔紙的托盤上鋪砂，會使玻璃罐內的溫度上升較高，食物的熟透度較好。（二）變因控制1操縱變因托盤上鋪砂與不鋪砂2不變變因除了操縱變因，其餘變因不變。3應變變因鍋內的溫度與蛋的熟透度（三）實驗步驟1將太陽能鍋面向太陽擺好，放上托盤。2在一個托盤上鋪上一層砂。3在2個玻璃罐分別套上一層毛襪後將一顆蛋放入。4瓶口包上鋁鉑紙。5將2個玻璃罐分別放在離太陽能鍋底部20公分處。6蓋上圓形塑膠罐外罩。7每30分量一次鍋內溫度，溫度計插進去5分鐘。8每30分調整太陽能鍋朝向太陽的位置。92小時之後，觀察蛋的熟透度。（四）實驗紀錄1應變變因鍋內的溫度（）時間種類12001230130013301400室溫2934363636鋪砂2968758176不鋪砂29757882829鋪砂與不鋪砂的溫度比較圖02040608010012001230130013301400時間溫度常溫鋪沙不鋪沙鋪砂與不鋪砂的溫度比較圖02040608010012001230130013301400時間溫度常溫鋪砂不鋪砂2應變變因蛋的熟透度照片蛋的描述有砂19分熟2蛋白已凝固，有彈性，呈果凍狀，表面有些汁液，有光澤。3蛋黃已熟透。沒有砂110分熟2蛋白已熟透，有彈性，呈橡皮擦狀，硬硬的。3蛋黃已熟透。（五）實驗結果實驗假設未獲支持，玻璃罐底部沒有鋪砂的玻璃罐內上升溫度最高，蛋的熟透度最佳，達10分熟。而有鋪砂的玻璃罐內上升溫度較低，蛋的熟透度較差，只達9分熟。10五、活動五比較不同厚度深色襪子在食物熟透度的差異（一）實驗假設套三層襪子的玻璃罐內上升的溫度會最高，且蛋會最熟。而套一層襪子的玻璃罐內上升的溫度會最低，蛋會最不熟。（二）變因控制1控制變因套在玻璃罐外的襪子層數1層2層3層2不變變因除了操縱變因，其餘變因不變。3應變變因鍋內的溫度和蛋的熟透度（三）實驗步驟1將太陽能鍋面向太陽擺好，放上托盤。2在3個玻璃罐分別套上1層、2層、3層毛襪後，將各3顆蛋放入。3瓶口包上圓形鋁鉑紙。4將3個玻璃罐分別放在離太陽能鍋底部25公分處。5蓋上塑膠罐外罩。6每30分量一次鍋內溫度，溫度計插進去5分鐘。71300、1330、1400，分別同時夾出1顆蛋。8每30分鐘調整太陽能鍋朝向太陽的位置。92小時之後，觀察蛋的熟透度。11（四）實驗紀錄1應變變因鍋內的溫度（）時間層數12001230130013301400頂樓溫度33363131321層33676562572層33465658523層3347586055備註風大風大天氣陰陰的陰天沒太陽套上不同層數襪子的溫度差異圖02040608010012001230130013301400時間溫度常溫1層襪子2層襪子3層襪子套上不同層數襪子的溫度差異圖02040608010012001230130013301400時間溫度常溫1層襪子2層襪子3層襪子122應變變因蛋的熟透度照片蛋的描述60分1蛋白約有20變白，液態，未熟。2蛋黃生的，未熟。90分1蛋白全部變白，呈糊狀。2半凝固、濃稠、會黏刀。3有汁液，似溫泉蛋。1層120分1蛋白全部變白，呈糊狀。2蛋黃約60固態，軟軟的。3汁液少。60分1蛋白透明、液態、未熟。2蛋黃液態。3完全生的。90分1蛋白約30呈現白色、液態狀，未凝結。2蛋黃液態。3未熟。2層120分1蛋白約60呈白色、液態。2蛋黃液態，有些黏稠，有些黏刀上。60分1蛋白約10呈現白色、液態、未熟。2蛋黃液態。3未熟。90分1蛋白約80呈現白色、半透明。2蛋黃黏稠，有些凝固、黏刀。3層120分1蛋白已凝固呈現優酪乳狀2蛋黃半凝固，黏稠。（五）實驗結果1假設未獲支持。2以溫度來說，套上1層襪子的罐內上升溫度最高，在中午1230時最高達67；套上2層襪子的罐內上升溫度最低，在中午1230時最低達46。3以熟透度來說，套上1層襪子的罐裡的蛋最熟，蛋白全部變白，呈糊狀；蛋13黃軟軟的。套上2層襪子的罐裡的蛋最不熟，蛋白約60呈現白色、蛋黃還是液態，有些黏稠、黏刀。六、活動六比較不同質料深色襪子在食物熟透度的差異（一）實驗假設套毛襪的玻璃罐內上升的溫度會最高，且蛋會最熟。而套絲襪的玻璃罐內上升的溫度會最低，而蛋會最不熟。（二）變因控制1控制變因在玻璃罐外套上不同質料的襪子絲襪棉襪毛襪2不變變因除了操縱變因，其餘變因不變。3應變變因鍋內的溫度和蛋的熟透度。（三）實驗步驟1將太陽能鍋面向太陽擺好，放上托盤。2在3個玻璃罐分別套上絲襪、棉襪、毛襪各1層後，各放入1顆蛋。3瓶口包上鋁鉑紙。4將3個玻璃罐分別放在離太陽能鍋底部25公分處。5蓋上圓柱體形塑膠罐外罩。6每30分量一次鍋內溫度，溫度計插進去5分鐘。7每30分調整太陽能鍋朝向太陽的位置。82小時之後，觀察蛋的熟透度。（四）實驗紀錄1應變變因鍋內的溫度（）時間種類12001230130013301400頂樓溫度3336323233絲襪3364625952棉襪3365665655914毛襪33636756760備註陰天沒太陽套上不同質料襪子的溫度比較圖02040608010012001230130013301400時間溫度常溫絲襪棉襪毛襪套上不同質料襪子的溫度比較圖02040608010012001230130013301400時間溫度常溫絲襪棉襪毛襪2應變變因蛋的熟透度照片蛋的描述絲襪1蛋白液態黏稠狀。2蛋黃液態黏稠狀。3約1分熟。棉襪1蛋白有些凝結，似漿糊、有水漾。2蛋黃凝固呈金黃色，光澤較少。3約2分熟。毛襪1蛋白有些凝結，似漿糊、有水漾。2蛋黃凝固呈金黃色，光澤較多。3約2分熟。（五）實驗結果實驗假設獲得支持。套毛襪的罐內上升的溫度最高，在下午1300時最高達15675，蛋約2分熟；套上絲襪的罐內上升溫度最低，在下午1400時最低達52，蛋約1分熟。16七、活動七比較不同顏色玻璃紙在食物熟透度的差異（一）實驗假設包紅、綠、藍這三種顏色的玻璃罐溫度最高，蛋會最熟；包紫色及黃色玻璃紙的溫度次高，蛋會次熟；包透明玻璃紙的溫度最低，蛋會最不熟。（二）變因控制1操縱變因玻璃紙的顏色2不變變因除了操縱變因，其餘變因不變。3應變變因鍋內的溫度和蛋的熟透度（三）實驗步驟1將太陽能鍋面向太陽擺好，放上托盤。2在3個玻璃罐包上不同顏色的玻璃紙。3瓶口包上鋁鉑紙。4將3個玻璃罐分別放在離太陽能鍋底部25公分處。5蓋上圓形塑膠罐外罩。6每30分量一次鍋內溫度，溫度計插進去5分鐘。7每30分調整太陽能鍋朝向太陽的位置。82小時之後，觀察蛋的熟透度。（四）實驗紀錄1應變變因鍋內的溫度（）時間玻璃紙12001230130013301400頂樓溫度3537353735透明3559676675黃色35616570570紅色3562706970綠色35597172572藍色35626673735紫色35585626465備註風大、豔陽高照風大、豔陽高照風大、豔陽高照風大、豔陽高照17套上不同顏色玻璃紙的溫度比較圖02040608010012001230130013301400時間溫度常溫透明黃色紅色綠色藍色紫色套上不同顏色玻璃紙的溫度比較圖02040608010012001230130013301400時間溫度常溫透明黃色紅色綠色藍色紫色2應變變因蛋的熟透度照片蛋的描述透明12分熟。2蛋白稍稍凝固，似優酪乳狀。3蛋黃汁液狀，稀蛋汁。黃色13分熟。2蛋白呈奶酪狀，有汁液。3蛋黃呈濃蛋汁，會滴下。紅色14分熟。2蛋白呈糊狀奶酪。3蛋黃已凝固、會黏刀。18綠色15分熟。2蛋白呈半不丁狀，QQ的有光澤、有汁液有彈性。3蛋黃呈糊狀，不會滴下。藍色16分熟。2蛋白凝固，似布丁狀，有光澤。3蛋黃7分熟，不黏刀。紫色13分熟。2蛋白呈奶酪狀，有汁液。3蛋黃呈濃蛋汁，會滴下，不黏刀。（五）實驗結果1實驗假設部分獲得支持。2在溫度方面包紅、綠、藍這三種顏色的玻璃罐溫度上升最高，與實驗假設相符。紫色玻璃紙的玻璃罐溫度最低，在下午1230時達585，與實驗假設不符。3在熟透度方面，包紅、綠、藍這三種顏色的玻璃罐的蛋熟透度最佳，分別為4分、5分、6分熟；包透明玻璃紙的玻璃罐的蛋最不熟，只有2分熟，與實驗假設相符。19八、活動八比較不同氣溫在食物熟透度的差異（一）實驗假設在氣溫較高的天氣狀況下，玻璃罐內上升的溫度會最高，且蛋會最熟。而在氣溫較低的天氣狀況下玻璃罐內上升的溫度會最低，而蛋會較不熟。（二）變因控制1控制變因不同氣溫的天氣狀況低溫高溫2不變變因除了操縱變因，其餘變因不變。3應變變因鍋內的溫度和蛋的熟透度（三）實驗步驟（分2天進行）1將太陽能鍋面向太陽擺好，放上托盤。2在1個玻璃罐分別套上一層毛襪後將一顆蛋放入。3瓶口包上鋁鉑紙。4將1個玻璃罐放在離太陽能鍋底部20公分處。5蓋上圓形塑膠罐的外罩。6每30分量一次鍋內溫度，溫度計插進去5分鐘。7每30分調整太陽能鍋朝向太陽的位置。82小時之後，觀察蛋的熟透度。（四）實驗紀錄1應變變因鍋內的溫度（）時間溫度12001230130013301400平均溫度頂樓溫度3336323233333低溫33636756760644備註陰天沒太陽時間溫度12001230130013301400平均溫度頂樓溫度353735373536高溫356873727973備註風大、豔陽高風大、豔陽高風大、豔陽高風大、豔陽高20照照照照不同氣溫對鍋內溫度上升差異比較圖02040608010012001230130013301400時間溫度頂樓低溫頂樓高溫鍋內低溫鍋內高溫不同氣溫對鍋內溫度上升差異比較圖02040608010012001230130013301400時間溫度頂樓低溫頂樓高溫鍋內低溫鍋內高溫2應變變因蛋的熟透度照片蛋的描述低溫1蛋白有些凝結，似漿糊、有水漾。2蛋黃凝固呈金黃色，光澤較多。3約2分熟。高溫1全熟。2蛋白熟透，無光澤，不反光，硬硬的。3蛋黃呈淡黃色、粉粉的、綿密，不黏刀面，有碎屑。（五）實驗結果1實驗假設獲得支持。2在氣溫較高的天氣，罐內的溫度最高上升到79，平均為73，上升了37。而在氣溫較低時，罐內的溫度上升到675，平均為644，只上升了311。213在高溫的天氣，蛋會熟透，硬硬的。而在氣溫較低的天氣，蛋只有約2分熟。伍、討論一、從各實驗來探討不同變因對食物熟透度的影響（一）在距離的大小方面1距離25公分的玻璃罐上升溫度最高，可能在這個地方聚集了鋁箔板所反射最多的陽光，所以溫度較高。2可能在距離25公分的位置，才是整個摺疊型太陽能鍋的中心點位置。（二）不同形狀外罩方面圓形外罩與內部的鍋子的距離相等，陽光能均勻的反射與被吸收，所以聚熱效果較佳，使食物熟透度較佳。（三）玻璃罐底部鋪砂方面托盤上鋪砂後，因為砂子會吸熱，吸收了保溫層的熱，所以保溫效果較差；而沒有鋪砂的鋁箔紙有反射光的作用，可以增加反射光的量，因此，食物熟透度較佳。（四）不同厚度深色襪子方面1因為實驗當天的天氣陰陰的，風又大，所以罐內溫度最高只達67，無法使蛋熟透。21層襪子的玻璃罐，熱能傳導較好，所以能吸收較多的陽光，鍋內溫度比較高，蛋的熟度也比較好。（五）不同質料深色襪子方面1這次實驗的蛋都不熟，氣溫在3233之間，所以蛋只有12分熟。2絲襪的透光性好，但保溫效果差，所以蛋只有1分熟。31層棉襪和毛襪厚度差不多，保溫效果也差不多，所以兩種罐內蛋的熟度差不多。（）不同顏色玻璃紙方面1實驗當天豔陽高照，氣溫也達到37，但因為套上的是玻璃紙，保溫效果不好，所以蛋都沒有熟透，最多只到6分熟。2包透明玻璃紙的玻璃罐所測得的溫度並不是最低，與實驗假設不符，可能是測量時溫度計有碰到蛋，或是其他誤差，值得再進一步實驗。3包紅、綠、藍三種顏色的玻璃罐，因為只反射一種光，所以有較好的熟透度。（七）不同氣溫方面在高溫的天氣下，陽光輻射強，所產生的輻射熱能較多，所以蛋能熟透了。而在低溫的天氣下，玻璃罐內上升的溫度低，蛋較不