降温杯的设 计

降温杯的设计第1页，共44页，2023年，2月20日，星期四内容摘要本课题展示研究小组利用Na2SO4·10H2O能产生降温效果的特点，经过反复实验与研究，设计并制作降温杯的过程。第2页，共44页，2023年，2月20日，星期四课题研究背景在夏天喝上一杯凉开水是很舒服的事情。我们能设计一种容器或装置把开水水温快速降下来吗？第3页，共44页，2023年，2月20日，星期四课题研究过程本课题研究经历了三个阶段：第一阶段：理论分析与实验设计第二阶段：实验改进第三阶段：降温杯样品制作与效果检验第4页，共44页，2023年，2月20日，星期四

第一阶段：

理论分析与实验阶段（分为三期）1.降温剂的选择：*Na2CO3·10H2O*CaCl2·6H2O*Na2SO4·10H2O*NH4Cl溶解时吸热熔化时吸热第5页，共44页，2023年，2月20日，星期四2.实验装置：第6页，共44页，2023年，2月20日，星期四3.实验材料第7页，共44页，2023年，2月20日，星期四4.实验活动纪录第8页，共44页，2023年，2月20日，星期四一期数据图表：（30秒/格）温度℃说明：1、本期实验对象均为100ml热水。2、药品为15g×4包，包裹在小烧杯外。5.一到三期实验的数据处理图第9页，共44页，2023年，2月20日，星期四二期实验图表：（30秒/格）温度℃60g降温剂100ml热水60g降温剂250ml热水(30+30)g降温剂100ml热水100ml冷水作降温剂100ml热水第10页，共44页，2023年，2月20日，星期四三期实验图表：（30秒/格）温度℃说明：1、2号实验药品均为CaCl2·6H2O和Na2SO4·10H2O加水成糊状物。1.新制糊状物2.放置半天后的糊状物第11页，共44页，2023年，2月20日，星期四1.Na2CO3·10H2O、NH4Cl、及它们的混合物降温效果都不显著2.实验证明,药品用Na2SO4·10H2O，CaCl2·6H2O制成的糊状物效果较好。然而该糊状物干燥后降温效果变差了,没有反复使用的价值。6.第一阶段实验分析与结论：3.应把注意力转回到用Na2SO4·10H2O作降温剂。第12页，共44页，2023年，2月20日，星期四

第二阶段：

实验改进阶段（用Na2SO4·10H2O作降温剂）第13页，共44页，2023年，2月20日，星期四查阅资料可得Na2SO4·10H2O熔化热为239.1J/g记为q。以热水为300ml，如降温温差为45℃则由热平衡方程：C水·m水·△t=M·q可得所需Na2SO4·10H2O质量为MM=(4.2*103*0.3*45)/239.1=237(g)。1.计算降温剂Na2SO4·10H2O用量第14页，共44页，2023年，2月20日，星期四称量2.实验过程（称量Na2SO4·10H2O）（研磨）（降温实验）（Na2SO4·10H2O的熔化与结晶）第15页，共44页，2023年，2月20日，星期四3.实验改进阶段数据处理图

Na2SO4·10H2O作降温剂空白实验沙子对照第16页，共44页，2023年，2月20日，星期四1)Na2SO4·10H2O熔化和结晶的不同分层现象与它在水中的溶解度大小有关。2)由于水温周边低，中间高，利用散热片快速把中间的热量传递到边上，那么降温速率可再提高。4.第二阶段实验分析与结论：第17页，共44页，2023年，2月20日，星期四散热片的设计与制作

第18页，共44页，2023年，2月20日，星期四第三阶段:降温杯样品制作与效果检验阶段

第19页，共44页，2023年，2月20日，星期四1.Na2SO4·10H2O晶体称取（一）降温杯的制作第20页，共44页，2023年，2月20日，星期四2.量取蒸馏水第21页，共44页，2023年，2月20日，星期四3.十水硫酸钠+硼砂+水搅拌第22页，共44页，2023年，2月20日，星期四4.添加适量乙二醇作粘稠剂第23页，共44页，2023年，2月20日，星期四5.搅拌降温剂第24页，共44页，2023年，2月20日，星期四6.将降温剂填入杯子夹层第25页，共44页，2023年，2月20日，星期四7.制作安装密封橡胶片第26页，共44页，2023年，2月20日，星期四8.封胶水第27页，共44页，2023年，2月20日，星期四9.安装杯底第28页，共44页，2023年，2月20日，星期四降温杯普通杯（二）样品效果检验第29页，共44页，2023年，2月20日，星期四5分钟时的温度对比图普通杯降温杯第30页，共44页，2023年，2月20日，星期四300ml水加入杯子5分钟时实验结果如下：4.有降温剂有散热片71℃降到43℃降温幅度28℃1.无降温剂无散热片71℃降到66.5℃降温幅度4.5℃3.有降温剂无散热片71℃降到43.5℃降温幅度27.5℃2.无降温剂有散热片71℃降到65.5℃降温幅度5.5℃第31页，共44页，2023年，2月20日，星期四我们设计的降温杯降温效果较明显。并具有以下特点:1.降温杯样品制作简便。2.所用药品无毒，无腐蚀性。3.主要药品成本比较低。在实验时我们忽略两个杯子间以及器材所造成的误差。实验结论第32页，共44页，2023年，2月20日，星期四1．由于实验条件和设备的限制,相关知识的缺乏，结果存在一定偏差。2.制降温杯的关键是找到合适的降温材料与有效的散热渠道。3.我们所用的降温剂主要材料是Na2SO4·10H2O，并以硼砂，乙二醇，分别作为成核剂，粘稠剂，蒸馏水起导热作用，但因为我们的水平与时间关系还未试验出最佳配比。问题讨论第33页，共44页，2023年，2月20日，星期四研究性学习让我们获得亲自参与研究探索的积极体验,提高发现问题和解决问题的能力,激活知识储存，尝试知识的综合运用,学会分享与合作,培养科学态度和科学道德,培养对社会的责任心和使命感,体验到了研究性学习的快乐。研究感想与感悟

第34页，共44页，2023年，2月20日，星期四感谢

感谢学校和老师在此次研究性学习过程中对我们的热心帮助和支持。感谢各级教研室以及杭外为我们提供一个宝贵的展示平台！资料来自：/bbs/dispq.php?lid=222892/xz/xz6/53179jhupt.htm/question/1307060201859.html图片来自：/wikipedia/commons/0/03/Uhličitan_sodný.JPGčitan_sodný.JPG第35页，共44页，2023年，2月20日，星期四Thankyouforlistening第36页，共44页，2023年，2月20日，星期四实验误差部分原因分析:①初始温度读取过程中温度计升到相应温度需要一定时间,造成初始温度有误差。手握住温度计时会抖动导致温度计上下移动，而实验时液体内部的水温不均匀，中间水温高，四周水温较低。从而使温度显示不准确，造成较大实验误差。第37页，共44页，2023年，2月20日，星期四第38页，共44页，2023年，2月20日，星期四第39页，共44页，2023年，2月20日，星期四时间(min)项目01234567891011空白实验温度(℃)75.075.074.573.072.071.070.069.068.567.567.066.0加了Na2SO4·10H2O实验温度(℃)75.070.063.056.556.048.546.043.543.543.550.040.0由于该次实验存在人为原因造成级大的误差,所以重新进行实验。空白、Na2SO4·10H2O、沙子

第40页，共44页，2023年，2月20日，星期四时间（min)项目012345678四周放沙子时的水温（℃）70.569.066.565.565.064.063.562.562.0（接上表）第41页，共44页，2023年，2月20日，星期四降温实验后,我们小组继续测试样品的保温效果。测试开始时