再回到提供熱量和不提供熱量的種類介紹。
請學生分組作課本當中的示範實驗:燃燒洋芋片測定所含熱量。
- 在筆記本上記錄起始溫度、結束溫度、水量以及所得熱量。
- 請各組量好起始溫度,記錄在黑板後,教師就去點火了。
- 燒完後一樣上黑板記錄溫度,舉兩三個組別為例,講解如何計算所得熱量。簡單和同學討論這一片洋芋片所燃燒的熱可能跑去哪裡了。
- 各組洗完器材後得解決一個題目,請各組發表,題目是「如何將熱完整地傳給燒杯中的水?」,請他們就原本方式作改良讓水溫可以增加更多。
期待學生討論的誤差來源:
- 裝置隔熱問題
- 燃燒完全與否
- 教師額外點火燃燒的熱(丁烷貢獻的燃燒熱)
- 增加熱源、燃料(像是增加洋芋片、洋芋片淋上油或巧克力醬、灑糖再來燒上去。大概是我說最後水溫增加最多的可以吃餅乾,導致實施的第一個班級學生都在水溫最後要高。教師必須要再三強調變化溫度須最高。)
- 改用一開始比較熱的水(他們覺得這樣水溫就會最高,熱最多。而且學生有100卡給10℃的水和給80℃的水上升溫度會不一樣的認知。)
以下是一些例子:
- 要使裝置密閉還是通風良好?
學生普遍認定要把外來的風隔絕,這樣火源可以持續燃燒、熱也不會散出去,另一方面又提出可以搧風來增加對流、利用氧氣瓶來增加燃燒效率(氧氣再多可以增加燃燒的總能嗎?),教師可總結良善的隔絕系統應如何兼顧對流的設計,或是請學生設計畫圖說明比較(在應用方面可以簡單討論引擎進氣系統如何兼顧兩者?)。 - 要把哪些器材改成容易導熱還是不容易導熱?
有學生提出將裝水容器換成導熱良好設備可以將水溫有效提高、而將固定洋芋片的材料改成不易導熱的材質,哪些需要隔熱材質、哪些需要易導熱材質的細部也可以做更多的描述。
- 要把洋芋片分散燃燒還是集中燃燒?
有學生提出把洋芋片折成四片,疊起來燃燒可以集中火力在同一點而不致於分散熱,但講完後自己又說另一個方法是把這四片洋芋片分散開來,可以同時對底部進行加熱!前者其他學生提到磨成粉末效果會更好,教師藉此引導到如何使洋芋片完全燃燒與否,至於在實際操作要分散或集中到甚麼程度我也不會耶....
- 要取平均才能準確(啊!我都忘記要期待這一點了)
- 把滴下來的油放到水裡面點火讓它燃燒?有的同學認為火會被水弄熄滅,有的同學認為洋芋片中的油量不多,燃燒效果相當有限。
- 把洋芋片直立。而直立的那一組的確火焰驚人,本來會滴下來的油都燒光光、兩面都在燒,該組使30ml水從30˚C上升到71˚C。
- 「要讓火焰在一點上。」某班第三組宣稱。
「要怎麼讓火焰在同一點啊?只要火焰接觸到底部就會散開啊。」第二組懷疑起來。
(討論開始發散掉,需另包含火焰哪裡溫度比較高的概念。)
「可以利用一些像是太陽能集熱板的方式,像是凹面鏡那一種。」
此時我帶入了過往的示範實驗使用金屬奶粉罐結束掉討論,光是那個凹面鏡提出之後,學生的問題開始更多了,他們其實討論了五分鐘,我只寫三句。
- 先作這個再比較4、4、9大卡,較能體會到誤差好大以及科學測量不易。
- 講燃燒的事情後,回去提到粒線體反應比較能懂。
- 我還以為用棉花糖很高招,因為很蓬鬆或許很好燒,結果是災難,黏成一團。要比較就用洋芋片和核果吧。
- 沒帶秤子,多一欄位記錄重量吧。
- 沒讓學生做也不知道可以討論那麼多。
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