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1 編 號 :B9 組 別 : 國 中 組 科 別 : 理 化 科 類 別 : 化 學 作 品 名 稱 : 冰 鹽 歷 險 記 - 冷 劑 作 者 : 謝 孟 宏 蔡 興 元 岳 佐 橋 蕭 柏 元 指 導 老 師 : 施 昆 典 作 者 學 校 : 桃 園 縣 私 立 六 和 高 中 國 中 部

2 中 華 民 國 第 四 十 六 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 作 品 說 明 書 科 別 : 理 化 科 組 別 : 國 中 組 作 品 名 稱 : 冰 鹽 歷 險 記 - 冷 劑 關 鍵 詞 : 冷 劑 最 佳 比 例 最 低 溫 編 號 :

3 目 錄 頁 次 壹 摘 要 1 貳 研 究 動 機 1 參 研 究 目 的 1 肆 研 究 設 備 與 器 材 1 伍 研 究 過 程 或 方 法 一 自 製 保 溫 器 具 的 製 作 二 尋 找 最 佳 冰 和 水 比 例 的 測 量 三 尋 找 最 佳 冰 和 鹽 類 的 比 例 3 陸 研 究 結 果 一 冰 水 及 冷 劑 最 佳 的 比 例 二 冰 和 各 冷 劑 的 比 例 ( 一 ) 冰 和 食 鹽 不 同 比 例 混 合 ( 二 ) 冰 和 糖 不 同 比 例 混 合 ( 三 ) 冰 和 味 精 不 同 比 例 混 合 9 ( 四 ) 冰 和 氯 化 鉀 不 同 比 例 混 合 11 ( 五 ) 冰 和 氯 化 鈣 不 同 比 例 混 合 13 ( 六 ) 冰 和 氯 化 銨 不 同 比 例 混 合 1 ( 七 ) 冰 和 碳 酸 氫 鈉 不 同 比 例 混 合 1 ( 八 ) 冰 和 碳 酸 鈉 不 同 比 例 混 合 1 ( 九 ) 冰 和 硝 酸 鉀 不 同 比 例 混 合 ( 十 ) 冰 和 硫 代 硫 酸 鈉 不 同 比 例 混 合 1 柒 討 論 3 一 冷 劑 的 原 理 3 二 冷 劑 的 容 器 3 三 溫 度 計 的 選 擇 3 四 尋 找 最 佳 冰 和 水 比 例 的 測 量 五 冰 塊 的 大 小 的 選 用 六 冷 劑 的 選 擇 七 冷 劑 的 多 寡 八 冷 劑 和 冰 的 混 合 方 式 九 數 據 的 記 錄 及 記 錄 時 間 的 長 短 十 第 一 種 冷 劑 - 食 鹽 十 一 第 二 種 冷 劑 - 糖

4 十 二 第 三 種 冷 劑 - 味 精 十 三 第 四 種 冷 劑 - 氯 化 鉀 十 四 第 五 種 冷 劑 - 氯 化 鈣 十 五 第 六 種 冷 劑 - 氯 化 銨 十 六 第 七 種 冷 劑 - 碳 酸 氫 鈉 7 十 七 第 八 種 冷 劑 - 碳 酸 鈉 7 十 八 第 九 種 冷 劑 - 硝 酸 鉀 7 十 九 第 十 種 冷 劑 - 硫 代 硫 酸 鈉 7 二 十 我 們 的 數 據 與 別 人 的 數 據 有 極 大 的 差 異 7 捌 結 論 玖 展 望 拾 參 考 資 料 9

5 壹 摘 要 : 本 實 驗 是 在 探 討 各 種 鹽 類 是 否 適 合 用 來 當 做 所 謂 的 冷 劑 每 種 鹽 類 以 不 同 的 比 例 混 合, 並 每 隔 一 段 固 定 的 時 間 測 量 一 次 我 們 測 試 了 各 種 鹽 類, 例 如 : 氯 化 鉀 氯 化 鈣 氯 化 銨 碳 酸 氫 鈉 碳 酸 鈉 硝 酸 鉀 硫 代 硫 酸 鈉, 以 及 調 味 料, 如 食 鹽 糖 和 味 精 等, 以 上 這 些 是 國 中 實 驗 及 日 常 生 活 中 常 見 的 物 質, 現 在 就 來 讓 我 們 看 看 它 們 的 降 溫 能 力 吧! 貳 研 究 動 機 我 們 原 本 的 想 法 是 製 作 暖 暖 包, 試 圖 尋 找 一 些 升 溫 效 果 不 錯 的 材 料, 爾 後 我 們 想 嘗 試 些 創 新 的 想 法, 何 不 來 個 逆 向 思 考 呢? 暖 暖 包 是 在 寒 冷 的 冬 天 裡 讓 人 們 暖 和 些, 那 在 即 將 到 來 的 炎 炎 夏 日 呢? 怎 麼 辦 啊? 於 是 我 們 決 定 要 做 個 在 悶 熱 的 夏 天 裡 能 夠 使 人 涼 爽 的 東 西, 於 是 冷 冷 包 的 構 想 從 我 們 腦 袋 中 蹦 出 來 了, 我 們 決 定 從 冷 冷 包 的 內 容 物 著 手, 也 就 是 降 溫 的 主 角 - 冷 劑 參 研 究 目 的 我 們 使 用 國 中 常 用 到 的 鹽 類 還 有 生 活 常 見 的 食 鹽 糖 和 味 精 來 作 為 冷 劑, 並 且 探 討 下 列 問 題 : 一 探 討 在 冰 水 : 食 鹽 =7 克 : 克 的 比 例 下, 在 7 克 的 冰 及 水 中, 水 量 的 多 寡, 影 響 降 溫 效 果 有 多 少 : 二 探 討 各 種 冷 劑, 可 以 降 到 最 低 溫 時, 冰 及 冷 劑 的 最 佳 比 例 三 探 討 此 十 種 冷 劑 中, 何 種 冷 劑, 降 溫 效 果 最 好 肆 研 究 設 備 與 器 材 保 麗 龍 杯 ( 圖 1) 電 子 溫 度 計 ( 小 黃 一 號 及 小 黃 二 號 )( 圖 ) 電 子 秤 ( 圖 3) 悶 燒 鍋 食 鹽 氯 化 鉀 氯 化 鈣 氯 化 銨 ( 圖 ) 碳 酸 氫 鈉 碳 酸 鈉 硝 酸 鉀 硫 代 硫 酸 鈉 ( 圖 ) 糖 味 精 ( 圖 ) 圖 1- 保 溫 裝 置 圖 - 電 子 溫 度 計 圖 3- 電 子 秤 1

6 圖 - 食 鹽 氯 化 鉀 氯 化 鈣 氯 化 銨 圖 - 碳 酸 鈉 碳 酸 氫 鈉 硝 酸 鉀 硫 代 硫 酸 鈉 圖 - 糖 味 精 伍 研 究 過 程 或 方 法 一 自 製 保 溫 器 具 的 製 作 : ( 一 ) 取 市 售 保 麗 龍 杯 二 個, 將 保 麗 龍 杯 重 疊 後, 以 美 工 刀 切 下 內 層 保 麗 龍 杯 多 餘 突 出 的 部 分, 分 別 成 為 三 個 部 分 : 新 切 下 的 杯 緣 已 切 下 杯 緣 的 較 小 保 麗 龍 杯 底 及 一 個 完 整 的 保 麗 龍 杯 ( 圖 7) ( 二 ) 在 杯 緣 中 先 套 入 較 小 保 麗 龍 杯 底 ( 圖 ) 卡 住, 再 將 其 放 入 完 整 保 麗 龍 杯 中, 把 三 層 保 麗 龍 卡 緊, 便 完 成 自 製 的 保 溫 裝 置 ( 圖 9) 圖 7- 杯 緣 杯 底 及 完 整 杯 子 圖 - 杯 底 套 入 杯 緣 中 及 完 整 杯 子 圖 9- 自 製 保 溫 裝 置 二 尋 找 最 佳 冰 和 水 比 例 的 測 量 : ( 一 ) 冰 水 與 鹽 類 總 質 量 固 定 為 1 克, 其 中 先 將 冰 和 水 總 質 量 定 為 7 克, 食 鹽 克 ( 二 ) 取 冰 : 水 =7 克 : 克 的 量, 將 冰 和 水 混 合, 使 冰 和 水 的 末 溫 為 ( 三 ) 再 取 克 的 食 鹽 倒 入 的 冰 水 之 中, 讓 7 克 的 冰 水 和 克 的 食 鹽 以 3:1 的 比 例 混 合 在 一 起 ( 四 ) 食 鹽 倒 入 後, 馬 上 開 始 計 時, 並 持 續 攪 拌, 總 測 量 時 間 為 秒, 前 1 秒 中, 每 1 秒 測 量 一 次 溫 度, 之 後 每 一 分 鐘 記 錄 一 次, 全 程 持 續 攪 拌 ( 測 量 溫 度 時, 盡 量 讓 溫 度 計 接 觸 冰 與 食 鹽 接 觸 的 表 面 ) ( 五 ) 秒 後 停 止 記 錄, 持 續 攪 拌 至 溫 度 不 再 下 降 時, 並 記 錄 此 冰 和 水 比 例 下 的 最 低 溫 ( 六 ) 將 冰 和 水 的 比 例 改 為 7 克 : 克, 重 覆 步 驟 ( 二 )~( 五 ), 並 記 錄 下 此 比 例 的 數

7 據, 依 此 方 式 改 變 冰 和 水 的 比 例, 直 至 將 冰 和 水 = 克 :1 克 克 :1 克 克 : 克 克 : 克 克 :3 克 克 :3 克 3 克 : 克 3 克 : 克 克 : 克 克 : 克 1 克 : 克 1 克 : 克 克 :7 克 克 :7 克 等 數 據 完 成 三 尋 找 最 佳 冰 和 冷 劑 的 比 例 : ( 一 ) 將 冰 與 冷 劑 總 質 量 固 定 為 1 克, 先 取 冰 克 與 食 鹽 克 ( 二 ) 先 將 克 的 冰 放 入 自 製 保 溫 裝 置 中, 再 將 克 的 食 鹽 倒 入 杯 中, 持 續 攪 拌 使 食 鹽 和 冰 完 全 接 觸, 總 測 量 時 間 為 1, 每 測 量 一 次 溫 度, 全 程 持 續 攪 拌 ( 三 )1 後 停 止 記 錄, 持 續 攪 拌 至 溫 度 不 再 下 降 時, 並 記 錄 該 低 溫 度 ( 四 ) 將 冰 和 食 鹽 的 比 例 改 為 克 : 克, 重 覆 步 驟 ( 二 )~( 三 ), 並 記 錄 下 此 比 例 的 數 據, 依 此 方 式 改 變 冰 和 食 鹽 的 比 例, 直 至 將 冰 和 食 鹽 = 克 : 克 克 : 克 等 數 據 完 成 ( 五 ) 完 成 以 上 四 組 數 據 後, 再 找 尋 其 中 最 低 溫 的 二 組, 在 此 二 組 比 例 相 近 的 數 據, 以 三 明 治 法 做 切 割, 直 至 找 出 最 佳 冰 和 食 鹽 的 比 例 ( 舉 例 : 二 組 最 低 溫 克 : 克 克 : 克, 使 用 三 明 治 法, 取 二 者 的 中 間 值 7 克 :3 克 ; 之 後 再 找 二 組 最 低 溫 再 分 割 一 次, 重 覆 上 述 步 驟, 直 到 分 割 至 個 位 數 為 ) ( 六 ) 找 出 冰 和 食 鹽 最 低 溫 的 比 例 後, 依 次 將 冷 劑 換 成 糖 味 精 氯 化 鉀 氯 化 鈣 氯 化 銨 硝 酸 鉀 硫 代 硫 酸 鈉 碳 酸 鈉 碳 酸 氫 鈉, 重 覆 步 驟 ( 一 )~( 五 ) 3

8 陸 研 究 結 果 一 冰 水 及 冷 劑 最 佳 的 比 例 :( 表 一 )( 框 框 內 為 最 低 溫 ) 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 水 : 空 杯 內 初 冰 水 的 初 室 溫 冷 劑 溫 溫 最 低 溫 1 秒 秒 3 秒 9/3/1 食 鹽 :7: /3/ 食 鹽 :7: /3/ 食 鹽 1:: /3/ 食 鹽 1:: /3/ 食 鹽 :: /3/ 食 鹽 :: /3/ 食 鹽 3:: /3/1 食 鹽 3:: /3/1 食 鹽 :3: /3/1 食 鹽 :3: /3/1 食 鹽 :: /3/1 食 鹽 :: /3/1 食 鹽 :1: /3/1 食 鹽 :1: 秒 秒 7 秒 秒 9 秒 1 秒 1 秒 1 秒 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 秒 秒

9 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 水 : 冷 劑 室 溫 空 杯 內 初 冰 水 的 初 溫 溫 最 低 溫 1 秒 秒 3 秒 9/3/1 食 鹽 7:: /3/1 食 鹽 7:: 秒 秒 7 秒 秒 9 秒 1 秒 1 秒 1 秒 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 秒 秒 冰 : 水 : 冷 劑 =:7: 1 秒 3 秒 7 秒 9 秒 1 秒 3 秒 秒 秒 混 合 後 最 低 溫 :1. 度 秒 3 秒 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 水 : 冷 劑 =:7: 7 秒 9 秒 1 秒 3 秒 秒 秒 秒 3 秒 混 合 後 最 低 溫 :-3. 度 冰 : 水 : 冷 劑 =1:: 7 秒 9 秒 1 秒 圖 1-1 圖 1 圖 秒 秒 秒 秒 3 秒 -1. 混 合 後 最 低 溫 :-.1 度 冰 : 水 : 冷 劑 =1:: 7 秒 9 秒 1 秒 3 秒 秒 秒 秒 3 秒. 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 水 : 冷 劑 =:: 7 秒 9 秒 1 秒 3 秒 秒 秒 秒 3 秒 -3. 混 合 後 最 低 溫 :- 度 冰 : 水 : 冷 劑 =:: 7 秒 9 秒 1 秒 圖 1- 圖 1- 圖 1-3 秒 秒 秒 秒 3 秒 -3. 混 合 後 最 低 溫 :-11. 度 冰 : 水 : 冷 劑 =3:: 7 秒 9 秒 1 秒 3 秒 秒 秒 秒 3 秒 -. 混 合 後 最 低 溫 :-1.9 度 冰 : 水 : 冷 劑 =3:: 7 秒 9 秒 1 秒 3 秒 秒 秒 秒 3 秒 -. 混 合 後 最 低 溫 :-1 度 冰 : 水 : 冷 劑 =:3: 7 秒 9 秒 1 秒 圖 1-7 圖 1- 圖 秒 秒 秒 秒 3 秒 -. 混 合 後 最 低 溫 :-1.7 度 冰 : 水 : 冷 劑 =:3: 7 秒 9 秒 1 秒 3 秒 秒 秒 秒 3 秒 -1. 混 合 後 最 低 溫 :-17.7 度 冰 : 水 : 冷 劑 =:: 7 秒 9 秒 1 秒 3 秒 秒 秒 -1. 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 水 : 冷 劑 =:: 圖 1-1 圖 1-11 圖 秒 3 秒 7 秒 9 秒 1 秒 3 秒 秒 秒

10 秒 3 秒 -1. 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 水 : 冷 劑 =:1: 7 秒 9 秒 1 秒 3 秒 秒 秒 秒 3 秒 -1. 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 水 : 冷 劑 =:1: 7 秒 9 秒 1 秒 3 秒 秒 秒 秒 3 秒 -1. 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 水 : 冷 劑 =7:: 7 秒 9 秒 1 秒 圖 1-13 圖 1-1 圖 秒 秒 秒 秒 3 秒 -1. 混 合 後 最 低 溫 :-19. 度 冰 : 水 : 冷 劑 =7:: 7 秒 9 秒 1 秒 3 秒 秒 秒 :7: 混 合 後 最 低 溫 1:: :: 3:: :3: 冰 與 食 鹽 比 例 :: :1: 7:: 圖 1-1 圖 1-17 二 冰 和 各 冷 劑 的 比 例 : ( 一 ) 冰 和 食 鹽 不 同 比 例 混 合 :( 表 二 )( 框 框 內 為 最 低 溫 ) 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9/3/ 食 鹽 : /3/ 食 鹽 : /3/1 食 鹽 : /3/1 食 鹽 : /3/1 食 鹽 7: 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒

11 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9/3/ 食 鹽 7: /3/1 食 鹽 : 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 食 鹽 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-19. 度 冰 : 食 鹽 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-19. 度 冰 : 食 鹽 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 圖 -1 圖 圖 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 食 鹽 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-19.3 度 冰 : 食 鹽 =7 克 :3 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-19. 度 冰 : 食 鹽 =7 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 圖 - 圖 - 圖 混 合 後 最 低 溫 :-19.3 度 冰 : 食 鹽 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 : : : : 7:3 7: : 冰 與 食 鹽 比 例 圖 -7 圖 - 7

12 ( 二 ) 冰 和 糖 不 同 比 例 混 合 :( 表 三 )( 框 框 內 為 最 低 溫 ) 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 最 低 溫 1 秒 1 溫 度 初 溫 9/3/3 糖 : /3/3 糖 : /3/ 糖 : /3/3 糖 : /3/3 糖 : /3/ 糖 7: /3/3 糖 : /3/3 糖 9: 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1 度 冰 : 糖 = 克 : 克 3 秒 1 秒 3 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-.3 度 冰 : 糖 = 克 : 克 3 秒 1 秒 秒 混 合 後 最 低 溫 :-. 度 冰 : 糖 = 克 : 克 3 秒 圖 3-1 圖 3 圖 秒

13 混 合 後 最 低 溫 :-. 度 冰 : 糖 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 - 混 合 後 最 低 溫 :-. 度 冰 : 糖 = 克 :3 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-. 度 冰 : 糖 =7 克 :3 克 秒 3 秒 圖 3- 圖 3- 圖 3-1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-3. 度 冰 : 糖 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 糖 =9 克 :1 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 : : : : :3 7:3 : 9:1 冰 與 糖 比 例 圖 3-7 圖 3- 圖 3-9 ( 三 ) 冰 和 味 精 不 同 比 例 混 合 :( 表 四 )( 框 框 內 為 最 低 溫 ) 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9/3/31 味 精 : /3/31 味 精 : /3/31 味 精 : /3/31 味 精 : /3/31 味 精 : 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒

14 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9/3/31 味 精 : /3/31 味 精 7: /3/31 味 精 7: /3/31 味 精 : /3/31 味 精 : /3/31 味 精 9: 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :.1 度 冰 : 味 精 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 - - 混 合 後 最 低 溫 :-. 度 冰 : 味 精 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-7.7 度 冰 : 味 精 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 -1 圖 圖 -3 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-. 度 冰 : 味 精 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-. 度 冰 : 味 精 = 克 : 克 秒 3 秒 1 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-7. 度 冰 : 味 精 = 克 :3 克 秒 3 秒 圖 - 圖 - 圖 - 1 秒

15 混 合 後 最 低 溫 :-7. 度 冰 : 味 精 =7 克 :3 克 秒 3 秒 圖 -7 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-.3 度 冰 : 味 精 =7 克 : 克 秒 3 秒 圖 - 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-7.9 度 冰 : 味 精 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 -9 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-7.7 度 冰 : 味 精 = 克 :1 克 秒 3 秒 圖 -1 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :- 度 冰 : 味 精 =9 克 :1 克 秒 3 秒 圖 秒 : : : 混 合 後 最 低 溫 : : :3 7:3 7: : 冰 與 味 精 比 例 圖 -1 :1 9:1 ( 四 ) 冰 和 氯 化 鉀 不 同 比 例 混 合 :( 表 五 )( 框 框 內 為 最 低 溫 ) 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9/3/3 氯 化 鉀 : /3/3 氯 化 鉀 : /3/31 氯 化 鉀 : /3/3 氯 化 鉀 : /3/31 氯 化 鉀 : 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒

16 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9/3/31 氯 化 鉀 7: /3/3 氯 化 鉀 : /3/31 氯 化 鉀 9: /3/31 氯 化 鉀 7: 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1 度 冰 : 氯 化 鉀 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 氯 化 鉀 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1.7 度 冰 : 氯 化 鉀 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 -1 圖 圖 -3 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 氯 化 鉀 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 - 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1.9 度 冰 : 氯 化 鉀 = 克 :3 克 秒 3 秒 圖 - 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 氯 化 鉀 =7 克 :3 克 秒 3 秒 圖 - 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-9.9 度 冰 : 氯 化 鉀 =7 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 圖 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 氯 化 鉀 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 圖 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 氯 化 鉀 =9 克 :1 克 秒 3 秒 1 秒 圖 -9

17 : : : 混 合 後 最 低 溫 冰 與 氯 化 鉀 比 例 圖 -1 : :3 7:3 7: : 9:1 ( 五 ) 冰 和 氯 化 鈣 不 同 比 例 混 合 :( 表 六 )( 框 框 內 為 最 低 溫 ) 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 13 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9/3/3 氯 化 鈣 : /3/3 氯 化 鈣 : /3/3 氯 化 鈣 : /3/31 氯 化 鈣 7: /3/31 氯 化 鈣 7: /3/3 氯 化 鈣 : /3/31 氯 化 鈣 : /3/3 氯 化 鈣 9: 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒

18 混 合 後 最 低 溫 :-1 度 冰 : 氯 化 鈣 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 氯 化 鈣 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-13. 度 冰 : 氯 化 鈣 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 -1 圖 圖 -3 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 氯 化 鈣 =7 克 :3 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :1.1 度 冰 : 氯 化 鈣 =7 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :1 度 冰 : 氯 化 鈣 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 圖 - 圖 - 圖 混 合 後 最 低 溫 :-17. 度 冰 : 氯 化 鈣 = 克 :1 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1.7 度 冰 : 氯 化 鈣 =9 克 :1 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 : : : 7:3 7: : : 9:1 冰 與 氯 化 鈣 比 例 圖 -7 圖 - 圖 -9 ( 六 ) 冰 和 氯 化 銨 不 同 比 例 混 合 :( 表 七 )( 框 框 內 為 最 低 溫 ) 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 1 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9/3/1 氯 化 銨 : /3/ 氯 化 銨 : /3/ 氯 化 銨 : 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒

19 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9/3/1 氯 化 銨 : /3/ 氯 化 銨 7: /3/3 氯 化 銨 7: /3/1 氯 化 銨 : /3/3 氯 化 銨 : /3/3 氯 化 銨 9: 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-11. 度 冰 : 氯 化 銨 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1.1 度 冰 : 氯 化 銨 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1.3 度 冰 : 氯 化 銨 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 圖 7-1 圖 7 圖 冰 : 氯 化 銨 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 冰 : 氯 化 銨 =7 克 :3 克 秒 3 秒 1 秒 冰 : 氯 化 銨 =7 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1.1 度 混 合 後 最 低 溫 :-1.1 度 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 圖 7- 圖 7-1 圖 7-

20 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 氯 化 銨 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 氯 化 銨 = 克 :1 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 氯 化 銨 =9 克 :1 克 秒 3 秒 1 秒 圖 7-7 圖 7- 圖 7-9 混 合 後 最 低 溫 : : : 冰 與 氯 化 銨 比 例 圖 7-1 : 7:3 7: : :1 9:1 ( 七 ) 冰 和 碳 酸 氫 鈉 不 同 比 例 混 合 :( 表 八 )( 框 框 內 為 最 低 溫 ) 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 1 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9//1 碳 酸 氫 鈉 : //1 碳 酸 氫 鈉 : //1 碳 酸 氫 鈉 : //1 碳 酸 氫 鈉 : //1 碳 酸 氫 鈉 : //1 碳 酸 氫 鈉 : 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒

21 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9//1 碳 酸 氫 鈉 7: //1 碳 酸 氫 鈉 7: //1 碳 酸 氫 鈉 : //1 碳 酸 氫 鈉 9: 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1.7 度 冰 : 碳 酸 氫 鈉 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1.9 度 冰 : 碳 酸 氫 鈉 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :.7 度 冰 : 碳 酸 氫 鈉 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 -1 圖 圖 -3 1 秒 - 混 合 後 最 低 溫 : 度 冰 : 碳 酸 氫 鈉 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 - 1 秒 秒 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 碳 酸 氫 鈉 = 克 : 克 3 秒 圖 - 1 秒 - 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 碳 酸 氫 鈉 = 克 :3 克 秒 3 秒 圖 - 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 碳 酸 氫 鈉 =7 克 :3 克 秒 3 秒 圖 -7 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1.9 度 冰 : 碳 酸 氫 鈉 =7 克 : 克 秒 3 秒 圖 秒 秒 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 碳 酸 氫 鈉 = 克 : 克 3 秒 圖 -9 1 秒

22 秒 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 碳 酸 氫 鈉 =9 克 :1 克 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 : : : : : 冰 與 碳 酸 氫 鈉 比 例 :3 7:3 7: : 9:1 圖 -1 圖 -11 ( 八 ) 冰 和 碳 酸 鈉 不 同 比 例 混 合 :( 表 九 )( 框 框 內 為 最 低 溫 ) 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 1 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9//1 碳 酸 鈉 : //1 碳 酸 鈉 : //1 碳 酸 鈉 : //1 碳 酸 鈉 : //1 碳 酸 鈉 : //1 碳 酸 鈉 7: //1 碳 酸 鈉 7: //1 碳 酸 鈉 : 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒

23 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9//1 碳 酸 鈉 : //1 碳 酸 鈉 9: //1 碳 酸 鈉 9: 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒 秒 3 混 合 後 最 低 溫 :.1 度 冰 : 碳 酸 鈉 = 克 : 克 秒 1 秒 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-. 度 冰 : 碳 酸 鈉 = 克 : 克 混 合 後 最 低 溫 : 度 冰 : 碳 酸 鈉 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 9-1 圖 9 圖 秒 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 碳 酸 鈉 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 9-1 秒 1 秒 3 秒 1 秒 1 - 冰 : 碳 酸 鈉 = 克 :3 克 混 合 後 最 低 溫 :-1.1 度 混 合 後 最 低 溫 : 度 冰 : 碳 酸 鈉 =7 克 :3 克 秒 3 秒 圖 9- 圖 9-1 秒 混 合 後 最 低 溫 : 度 冰 : 碳 酸 鈉 =7 克 : 克 秒 3 秒 圖 秒 秒 3 秒 - 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 冰 : 碳 酸 鈉 = 克 : 克 圖 9-1 秒 混 合 後 最 低 溫 : 度 冰 : 碳 酸 鈉 = 克 :1 克 秒 3 秒 圖 秒 19

24 冰 : 碳 酸 鈉 =9 克 :1 克 1 1 混 合 後 最 低 溫 : 度 秒 3 秒 1 秒 冰 : 碳 酸 鈉 =9 克 : 克 混 合 後 最 低 溫 :-1.9 度 秒 3 秒 1 秒 : : : 混 合 後 最 低 溫 : :3 7:3 7: : 冰 與 碳 酸 鈉 比 例 :1 9:1 9: 圖 9-1 圖 9-11 圖 9-1 ( 九 ) 冰 和 硝 酸 鉀 不 同 比 例 混 合 :( 表 十 )( 框 框 內 為 最 低 溫 ) 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9/3/ 硝 酸 鉀 : /3/1 硝 酸 鉀 : /3/3 硝 酸 鉀 : /3/1 硝 酸 鉀 : /3/1 硝 酸 鉀 7: /3/ 硝 酸 鉀 : /3/3 硝 酸 鉀 : /3/ 硝 酸 鉀 9: 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒

25 冰 : 硝 酸 鉀 = 克 : 克 秒 3 混 合 後 最 低 溫 :-1. 度 秒 圖 秒 秒 混 合 後 最 低 溫 :.1 度 冰 : 硝 酸 鉀 = 克 : 克 3 秒 1 秒 1 - 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 硝 酸 鉀 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 1 圖 秒 1 - 混 合 後 最 低 溫 :-3 度 冰 : 硝 酸 鉀 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 1-1 秒 - 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 硝 酸 鉀 =7 克 :3 克 秒 3 秒 圖 1-1 秒 - 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 硝 酸 鉀 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 1-1 秒 混 合 後 最 低 溫 :. 度 冰 : 硝 酸 鉀 = 克 :1 克 秒 3 秒 1 秒 - 混 合 後 最 低 溫 :.7 度 冰 : 硝 酸 鉀 =9 克 :1 克 秒 3 秒 圖 1-7 圖 1-1 秒 混 合 後 最 低 溫 : : : : 7:3 : :1 9:1 冰 與 硝 酸 鉀 比 例 圖 1-9 ( 十 ) 冰 和 硫 代 硫 酸 鈉 不 同 比 例 混 合 :( 表 十 一 )( 框 框 內 為 最 低 溫 ) 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 1 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9//1 硫 代 硫 酸 鈉 : /3/31 硫 代 硫 酸 鈉 : //1 硫 代 硫 酸 鈉 : 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒

26 實 驗 時 間 冷 劑 冰 : 冷 劑 室 溫 溫 度 初 溫 最 低 溫 1 秒 1 9/3/31 硫 代 硫 酸 鈉 : //1 硫 代 硫 酸 鈉 : //1 硫 代 硫 酸 鈉 7: //1 硫 代 硫 酸 鈉 7: /3/31 硫 代 硫 酸 鈉 : //1 硫 代 硫 酸 鈉 : 秒 3 秒 3 秒 秒 秒 7 秒 9 秒 1 秒 秒 13 秒 13 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-3. 度 冰 : 硫 代 硫 酸 鈉 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 秒 混 合 後 最 低 溫 :-. 度 冰 : 硫 代 硫 酸 鈉 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-9. 度 冰 : 硫 代 硫 酸 鈉 = 克 : 克 秒 3 秒 圖 11 圖 秒 混 合 後 最 低 溫 :-9.1 度 冰 : 硫 代 硫 酸 鈉 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-9.3 度 冰 : 硫 代 硫 酸 鈉 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-9 度 冰 : 硫 代 硫 酸 鈉 = 克 :3 克 秒 3 秒 1 秒 圖 11- 圖 11- 圖 11-

27 混 合 後 最 低 溫 :-9.3 度 冰 : 硫 代 硫 酸 鈉 =7 克 :3 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-. 度 冰 : 硫 代 硫 酸 鈉 =7 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 混 合 後 最 低 溫 :-7.7 度 冰 : 硫 代 硫 酸 鈉 = 克 : 克 秒 3 秒 1 秒 圖 11-7 圖 11- 圖 混 合 後 最 低 溫 : : : : : 冰 與 硫 代 硫 酸 鈉 比 例 圖 11-1 :3 7:3 7: : 柒 討 論 一 冷 劑 的 原 理 : 冷 劑 之 所 以 能 降 到 極 低 溫, 是 因 鹽 類 等 電 解 質 溶 解 於 水 中 時, 由 原 來 的 分 子 狀 態 解 離 成 離 子 狀 態, 但 因 鹽 類 的 晶 體 狀 態, 原 子 和 原 子 之 間 有 很 強 的 能 量 鍵 束 縛 住 彼 此, 這 種 能 量 稱 為 晶 格 能, 所 以 當 要 解 離 時, 需 要 從 外 界 吸 取 能 量, 破 壞 晶 格 能, 分 子 才 能 進 行 解 離 另 一 個 能 量 為 離 子 溶 入 水 中 時, 產 生 所 謂 的 水 合 反 應, 在 水 合 反 應 中 會 放 出 熱 量, 稱 為 水 合 能 至 於 冷 劑 能 使 溫 度 降 到 幾 度, 則 是 看 晶 格 能 到 底 要 吸 收 多 少 能 量, 而 水 合 時 放 出 的 能 量 有 多 少 而 最 佳 的 冷 劑 則 是 擁 有 很 大 的 晶 格 能, 水 合 能 則 儘 量 小 二 冷 劑 的 容 器 : 保 溫 裝 置 不 外 乎 利 用 隔 絕 熱 的 傳 播 中 傳 導 對 流 和 輻 射 三 種 方 式, 所 以 我 們 針 對 熱 的 傳 播 途 徑, 設 計 了 專 為 本 次 實 驗 使 用 的 保 溫 裝 置 我 們 找 尋 到 市 面 上 用 來 裝 燒 仙 草 的 保 麗 龍 杯 來 製 做 保 溫 裝 置, 因 為 保 麗 龍 的 材 質 本 身 就 具 有 絕 佳 的 隔 熱 效 果, 可 隔 絕 掉 熱 傳 播 中 熱 的 傳 導, 但 光 使 用 單 層 的 保 麗 龍 杯 子, 我 們 擔 心 隔 熱 效 果 不 好, 所 以 使 用 了 二 層 的 保 麗 龍 杯, 而 且 讓 杯 子 和 杯 子 間 有 層 空 氣 的 隔 開 ( 圖 1), 因 為 空 氣 也 是 一 種 熱 的 不 良 導 體, 如 此 一 來 可 使 熱 更 加 的 不 易 傳 播 圖 1- 保 麗 龍 杯 中 的 空 氣 層 三 溫 度 計 的 選 擇 : 選 擇 溫 度 計 時, 我 們 考 慮 到 了 兩 個 要 素 ( 一 ) 準 確 度 ( 二 ) 最 低 溫 的 限 制, 而 酒 精 跟 水 3

28 銀 溫 度 計 都 無 法 完 全 達 到 我 們 所 需 要 的 兩 個 要 素, 所 以 我 們 決 定 選 擇 最 低 溫 可 以 到 非 常 低 的 電 子 溫 度 計 ( 最 低 溫 可 測 達 - ), 所 以 我 們 購 買 了 相 同 的 兩 支 溫 度 計, 也 將 組 員 分 成 二 組 以 增 加 實 驗 速 度, 分 別 替 兩 支 溫 度 計 取 了 名 稱 - 小 黃 一 號 及 小 黃 二 號 ( 圖 11), 以 利 區 別 圖 11- 小 黃 一 號 及 二 號 四 尋 找 最 佳 冰 和 水 比 例 的 測 量 : 從 上 述 第 一 點 中 知, 冷 劑 能 使 溫 度 降 低 主 要 是 因 晶 體 解 離 需 要 吸 收 能 量, 將 晶 格 能 破 壞, 而 水 合 能 雖 為 放 熱 但 影 響 較 小, 先 忽 略, 所 以 溫 度 的 下 降 快 慢 及 最 低 溫 到 幾 度, 取 決 於 晶 格 能 的 大 小 所 以 我 們 大 膽 假 設, 如 能 讓 冷 劑 完 全 溶 解, 它 就 能 吸 收 更 多 能 量, 所 以 我 們 認 為 如 在 冰 塊 中 加 一 些 水, 可 使 冷 劑 更 易 溶 解, 也 較 快 吸 收 更 多 的 熱, 所 以 設 計 了 最 佳 冰 和 水 比 例 的 測 量 ( 第 7 頁, 圖 1-1~1) ( 一 ) 冰 : 水 = 克 :7 克 ~ 冰 : 水 =1 克 : 克 的 數 據 :( 第 頁, 圖 1-1~) 在 這 幾 組 數 據 中, 因 冰 的 量 太 少, 而 水 的 量 過 多 的 關 係, 使 溫 度 一 下 子 就 回 溫, 雖 然 水 是, 但 是 水 要 降 溫 成 冰 的 話 需 要 凝 固 熱, 所 以 隨 水 的 量 越 多, 所 要 放 出 的 熱 量 越 大, 所 以 雖 然 有 水 時, 能 使 冷 劑 更 易 溶 解, 短 時 間 內 吸 收 大 量 的 熱, 但 兩 者 一 放 一 吸 之 後, 能 量 幾 乎 持 平, 造 成 溫 度 的 變 化 並 不 大 ( 二 ) 冰 : 水 = 克 : 克 ~ 冰 : 水 = 克 : 克 的 數 據 :( 第 頁, 圖 1-~) 一 開 始 的 溫 度 由 回 溫 了 一 點, 然 後 溫 度 再 持 續 下 降, 問 題 和 上 述 雷 同, 但 因 為 冰 的 量 有 較 多, 所 以 之 後 的 趨 勢 線 很 明 顯 的 有 持 續 下 降 趨 勢, 但 下 降 仍 是 緩 慢 ( 三 ) 冰 : 水 =3 克 : 克 ~ 冰 : 水 = 克 :3 克 的 數 據 :( 第 頁, 圖 1-7~1) 在 這 些 冰 和 水 的 比 例 中, 冰 的 比 例 佔 更 重, 明 顯 看 出, 溫 度 都 保 持 持 續 下 降 的 趨 勢, 但 是 冰 和 水 的 比 重 大 約 各 佔 一 半 左 右, 量 並 不 多, 所 以 效 果 也 不 明 顯,1 分 鐘 內 溫 度 也 才 下 降 到 -7 左 右 ( 四 ) 冰 : 水 = 克 : 克 ~ 冰 : 水 =7 克 : 克 的 數 據 :( 第 頁, 圖 1-11~1) 由 圖 形 可 以 看 出, 溫 度 都 能 在 9 秒 之 內, 降 至 -1 以 下, 尤 其 以 冰 : 水 =7 克 : 克 比 例 中, 更 能 在 9 秒 之 內, 將 溫 度 降 至 -1 左 右, 混 合 後 的 最 低 溫 更 極 限 是 達 到 -19. 從 以 上 數 據 和 圖 形 中 推 翻 了 我 們 原 本 的 猜 想, 並 不 會 因 為 有 水, 冷 劑 溶 解 量 增 大, 而 使 溫 度 能 更 快 降 低, 反 而 是 因 為 的 水 變 成 的 冰 時, 需 要 的 凝 固 熱 更 多, 使 溫 度 下 降 效 果 更 差 五 冰 塊 的 大 小 的 選 用 : 過 去 我 們 有 想 過 用 碎 冰 來 加 快 冰 與 鹽 類 的 反 應 速 率, 並 讓 其 能 更 完 全 的 反 應 但 因 每 塊 碎 冰 大 小 不 一, 考 慮 到 可 能 會 影 響 實 驗 結 果 最 後 決 定, 以 冷 凍 庫 拿 出 來 的 冰, 不 加 以 敲 碎, 固 定 冰 塊 的 大 小 來 做 以 下 的 實 驗 六 冷 劑 的 選 擇 : 本 次 實 驗 是 測 試 我 們 常 見 的 一 些 鹽 類 或 晶 體 能 降 到 多 低 的 溫 度, 我 們 除 了 選 擇 國 中 常 見

29 的 鹽 類 之 外, 我 們 還 選 擇 了 生 活 中 常 見 的 晶 體, 如 糖 食 鹽 與 味 精 即 為 生 活 中 常 見 的 晶 體 七 冷 劑 的 多 寡 : 我 們 做 過 實 驗, 發 現 冰 及 冷 劑 的 總 質 量 為 克 時 和 總 質 1 克 溫 度 下 降 效 果 差 別 不 大, 但 因 受 限 於 保 麗 龍 杯 的 容 積, 所 以 我 們 選 定 將 冰 和 冷 劑 的 總 質 量 限 定 為 1 克, 再 將 冰 及 冷 劑 分 配 不 同 的 比 例, 來 測 試 最 佳 冰 及 冷 劑 比 例 八 冷 劑 和 冰 的 混 合 方 式 : 經 由 我 們 測 試 還 發 現 了, 冰 和 冷 劑 混 合 時, 在 開 放 容 器 中, 短 時 間 內 受 室 溫 的 影 響 並 沒 有 非 常 的 大, 所 以 我 們 決 定 不 加 蓋, 如 此 一 來 我 們 也 可 以 持 續 的 攪 拌, 使 冷 劑 能 均 勻 的 和 冰 混 合, 同 時 也 能 隨 時 觀 察 溫 度 下 降 的 情 形, 這 也 是 我 們 最 後 容 器 的 演 變 由 來 ( 第 1 頁, 圖 1) 九 數 據 的 記 錄 及 記 錄 時 間 的 長 短 : 我 們 曾 嘗 試 過 各 種 混 合 的 方 式, 最 後 決 定 以 持 續 攪 拌 的 方 式, 此 方 式 的 優 點 是 能 解 決 當 冰 及 冷 劑 混 合 時 冷 劑 結 成 一 大 塊, 使 冰 及 冷 劑 混 合 出 現 不 均 勻 的 現 象, 而 使 溫 度 下 降 效 果 不 彰 使 用 持 續 攪 拌 的 方 式 時, 能 讓 溫 度 快 速 的 下 降, 所 以 我 們 將 所 有 冰 及 冷 劑 混 合 的 記 錄 時 間 都 定 為 1, 每 記 錄 一 次 十 第 一 種 冷 劑 - 食 鹽 :( 第 頁, 圖 -1~) 在 一 開 始 的 食 鹽 量 較 多 的 狀 況 下 時, 溫 度 下 降 較 不 明 顯 外, 而 冰 : 食 鹽 = 克 : 克 比 例 之 後, 表 現 都 很 好, 溫 度 都 能 下 降 到 接 近, 但 我 們 所 測 得 最 低 溫 比 例 卻 非 在 冰 : 食 鹽 =3:1, 而 是 在 冰 : 食 鹽 = 克 : 克 的 比 例, 最 低 溫 為., 但 從 數 據 中 可 看 出, 在 冰 : 食 鹽 = 克 : 克 至 克 : 克 的 比 例 中, 溫 度 都 有 降 到 -19 以 下 的 能 力, 所 以 有 可 能 因 長 期 攪 拌 測 量 最 低 溫 時, 杯 子 未 加 蓋 而 受 到 室 溫 所 影 響, 而 使 得 溫 度 回 溫, 而 無 法 測 到 最 低 的 溫 度 十 一 第 二 種 冷 劑 - 糖 :( 第 頁, 圖 3-1~9) 在 冰 : 糖 = 克 : 克 比 例 之 前, 因 糖 量 都 太 多 了, 所 以 1 之 內 的 溫 度 都 沒 有 降 到 以 下 ; 在 冰 : 糖 = 克 : 克 比 例 之 後 才 開 始 有 降 至 以 下, 但 在 1 之 內 的 變 化 最 多 只 降 至 -3., 而 持 續 攪 拌 得 到 的 最 低 溫 也 不 過 是 -., 比 例 是 在 冰 : 糖 = 克 : 時 由 糖 的 各 比 例 圖 形 可 看 出, 糖 雖 和 冰 混 合, 但 一 開 始 混 合 的 溫 度 皆 大 於, 我 們 推 判, 是 因 為 糖 一 開 始 的 溫 度 為 室 溫, 當 糖 的 量 較 多 時, 會 先 影 響 冰 的 溫 度, 但 冰 : 糖 =9 克 : 1 克 比 例 中, 理 因 不 再 有 上 述 的 情 況 出 現, 卻 仍 發 現 這 樣 的 情 形, 可 能 和 我 們 在 實 驗 中 觀 察 到 糖 並 未 完 全 溶 解 的 現 象 有 關, 因 為 糖 在 低 溫 時 原 本 的 溶 解 速 率 就 不 佳 的 緣 故, 而 且 糖 的 初 溫 又 過 大 整 體 來 看, 以 做 為 冷 劑 來 看, 糖 在 低 溫 溶 解 效 果 既 不 好, 降 溫 速 率 也 不 快 且 又 易 受 室 溫 影 響, 最 低 溫 方 面 也 沒 有 很 好 的 表 現

30 十 二 第 三 種 冷 劑 - 味 精 :( 第 9 頁, 圖 -1~1) 在 冰 : 味 精 = 克 : 克 之 前 的 比 例 在 一 開 始 都 沒 有 很 好 的 表 現, 但 在 冰 : 味 精 = 克 : 克 之 後 的 比 例, 降 溫 速 率 上 有 絕 佳 的 表 現, 可 明 顯 的 看 出, 在 溶 解 速 率 上 並 沒 有 糖 溶 解 緩 慢 的 問 題 出 現, 大 多 能 在 一 分 鐘 之 內 就 能 降 至 以 下, 而 1 的 時 限 內, 也 可 降 至 -., 持 續 攪 拌 找 尋 最 低 溫 中, 能 達 到 -., 表 現 平 平, 並 沒 有 特 別 突 出 但 在 最 低 溫 比 較 的 圖 形 中, 可 以 看 出 除 冰 : 味 精 = 克 : 克 的 比 例 外, 各 比 例 的 最 低 溫 相 差 並 不 大, 表 示 味 精 在 低 溫 的 環 境 下 溶 解 狀 況 都 不 錯, 能 持 續 保 持 一 直 溶 解 十 三 第 四 種 冷 劑 - 氯 化 鉀 :( 第 11 頁, 圖 -1~1) 由 圖 形 中, 可 看 出 氯 化 鉀 有 絕 佳 的 溶 解 度, 因 為 不 論 在 怎 麼 樣 的 比 例 中, 都 能 在 3 秒 內, 將 溫 度 降 回 以 下, 表 示 氯 化 鉀 在 低 溫 時 的 溶 解 速 率 也 不 錯, 不 易 隨 溫 度 下 降 而 改 變 溶 解 度 各 比 例 持 續 攪 拌 後 得 到 的 最 低 溫 中, 冰 : 氯 化 鉀 = 克 :3 克 的 比 例, 溫 度 最 低 為 -1.9, 但 下 降 最 快 的 卻 是 冰 : 氯 化 鉀 = 克 : 克 的 比 例, 可 能 因 氯 化 鉀 少, 冰 的 量 較 多, 而 且 因 氯 化 鉀 溶 解 速 率 也 快, 所 以 溫 度 下 降 很 快, 但 卻 因 氯 化 鉀 量 過 少 的 關 係, 而 後 繼 無 力, 無 法 達 到 更 低 的 溫 度 十 四 第 五 種 冷 劑 - 氯 化 鈣 :( 第 13 頁, 圖 -1~9) 在 冰 : 氯 化 鈣 = 克 : 克 的 比 例 之 前, 氯 化 鈣 的 表 現 並 不 起 眼, 但 在 之 後 的 冰 : 氯 化 鈣 =7 克 :3 克 比 例 之 後, 在 降 溫 的 速 率 上 和 最 低 溫 的 表 現 都 讓 人 雙 眼 為 之 一 亮, 尤 其 是 冰 : 氯 化 鈣 =7 克 : 克 的 比 例 更 是 達 到 所 有 測 驗 冷 劑 中 的 最 低 溫 1.1, 更 是 超 越 了 目 前 的 低 溫 霸 主 - 食 鹽 而 且 其 降 溫 曲 線 也 是 一 條 先 緩 降 然 後 持 平 的 曲 線, 而 且 在 1 之 內 能 達 到 約 -1 的 低 溫, 所 以 我 們 推 判, 氯 化 鈣 在 低 溫 時 溶 解 度 效 果 也 不 錯 十 五 第 六 種 冷 劑 - 氯 化 銨 :( 第 1 頁, 圖 7-1~1) 我 們 對 氯 化 銨 抱 持 了 很 大 的 期 待, 果 然 氯 化 銨 也 不 負 期 待, 除 了 在 冰 : 氯 化 銨 = 克 : 克 之 前 的 比 例 外, 其 餘 各 比 例 在 降 溫 速 率 上 也 有 不 遜 於 氯 化 鉀 的 溶 解 速 率, 在 最 低 溫 的 圖 形 上 更 是 明 顯 可 看 出, 在 各 比 例 中, 幾 乎 不 會 因 溫 度 下 降 而 使 溶 解 度 減 少, 各 比 例 的 最 低 溫 幾 乎 是 完 美 的 都 落 在 -1 左 右 十 六 第 七 種 冷 劑 - 碳 酸 氫 鈉 :( 第 1 頁, 圖 -1~11) 以 碳 酸 氫 鈉 當 冷 劑 是 一 種 蠻 失 敗 的 選 擇, 因 為 它 降 溫 效 果 不 彰, 而 且 最 低 溫 也 只 在.7, 但 整 體 看 來 溶 解 速 率 算 不 錯, 因 為 大 多 都 在 一 分 鐘 之 內 有 明 顯 的 溫 度 下 降, 有 些 更 在 秒 之 內 就 降 至 以 下, 而 持 續 攪 拌 找 尋 最 低 溫 時, 大 多 都 只 降 到. 左 右, 降 溫 速 率 雖 不 錯, 但 受 因 低 溫 導 致 溶 解 速 率 減 少 的 影 響, 使 得 在 最 低 溫 的 表 現 上 十 分 差 勁 十 七 第 八 種 冷 劑 - 碳 酸 鈉 :( 第 1 頁, 圖 9-1~1)

31 由 圖 形 明 顯 看 出, 溫 度 跳 動 十 分 的 大, 溫 度 下 降 十 分 的 不 明 顯, 可 能 溫 度 計 都 接 觸 到 未 溶 解 的 碳 酸 鈉, 而 在 實 驗 過 程 中 也 發 現, 溶 解 的 效 率 很 差, 由 此 可 推 論, 碳 酸 鈉 的 溶 解 速 率 並 不 佳, 或 是 會 因 溫 度 下 降 而 使 溶 解 度 減 少 ; 另 外 在 持 續 攪 拌 找 尋 最 低 溫 時, 溫 度 也 只 降 至, 冰 : 碳 酸 鈉 = 克 : 克 比 例 的 最 低 溫 更 是 只 在.1, 以 目 前 測 試 冷 劑 的 來 比 較, 碳 酸 鈉 的 表 現 是 目 前 中 最 差 的 一 種, 不 論 是 在 降 溫 速 率 或 是 最 低 溫 上 十 八 第 九 種 冷 劑 - 硝 酸 鉀 :( 第 頁, 圖 1-1~9) 硝 酸 鉀 一 開 始 的 溶 解 速 率 不 錯, 大 至 上 仍 呈 直 線 下 降 的 趨 勢, 但 下 降 至 某 一 溫 度 便 突 然 停 止, 之 後 一 直 保 持 固 定 溫 度, 由 此 可 推 測, 一 開 始 溶 解 度 較 高 的 關 係, 硝 酸 鉀 大 量 的 溶 解, 也 吸 收 了 大 量 的 熱, 但 因 此 特 性 是 隨 溫 度 下 降 而 溶 解 速 率 變 慢, 所 以 溫 度 下 降 到 一 個 溫 度 之 後, 就 開 始 持 平, 不 再 下 降 十 九 第 十 種 冷 劑 - 硫 代 硫 酸 鈉 :( 第 1 頁, 圖 11-1~1) 硫 代 硫 酸 鈉 是 我 們 所 有 冷 劑 中 顆 粒 最 大 的, 透 明 的, 雖 然 它 的 顆 粒 大, 但 降 溫 的 效 果 也 蠻 明 顯 的, 最 低 溫 也 能 降 到 -9.3, 在 十 種 冷 劑 中 算 是 降 溫 效 果 不 錯 的 另 外 在 各 比 例 圖 形 中 可 以 看 出, 溫 度 都 能 緩 慢 穩 定 的 下 降, 由 此 我 們 推 測 它 的 溶 解 速 率 並 不 太 受 溫 度 所 影 響 二 十 我 們 的 數 據 與 別 人 的 數 據 有 極 大 的 差 異 : 不 同 的 冷 劑 所 可 以 達 到 的 最 低 溫 各 不 同, 然 而, 根 據 網 路 上 查 到 的 資 料, 我 們 發 現, 有 些 可 以 達 更 低 溫 的 冷 劑 卻 沒 有 降 到 這 樣 的 程 度 ( 一 ) 我 們 推 斷 是 因 為 過 度 低 溫 使 鹽 類 無 法 溶 解, 也 就 無 法 達 到 該 冷 劑 的 最 低 溫 ( 二 ) 人 為 因 素, 冰 太 多 時 會 造 成 我 們 攪 拌 困 難, 數 線 圖 跳 來 跳 去 也 是 因 為 這 個 因 素 ( 三 ) 還 有 個 因 素 是 氣 溫, 因 為 我 們 是 在 室 溫 下 開 放 容 器 中 做 混 合, 長 時 間 攪 拌 下 有 可 能 也 有 所 影 響 捌 結 論 一 在 本 次 測 試 的 十 種 冷 劑 中, 溫 度 有 下 降 至 -1 以 下 的 有 下 列 四 種, 而 且 比 例 都 是 驚 人 的 相 似 : ( 一 ) 最 低 溫 的 是 冰 : 氯 化 鈣 =7 克 : 克 的 比 例, 可 降 至 1.1 ( 第 13 頁, 表 六, 圖 -) ( 二 ) 第 二 低 溫 的 是 冰 : 食 鹽 ( 氯 化 鈉 )= 克 : 克 的 比 例, 最 低 溫 可 降 至. ( 第 頁, 表 二, 圖 -) ( 三 ) 第 三 低 溫 的 是 冰 : 氯 化 銨 =7 克 : 克 的 比 例, 溫 度 降 至 -1. ( 第 1 頁, 表 七, 圖 7-) ( 四 ) 第 四 低 溫 的 是 冰 : 氯 化 鉀 = 克 :3 克 的 比 例, 溫 度 可 達 -1.9 ( 第 11 頁, 表 五, 圖 -) 二 這 次 測 試 中, 發 現 所 有 氯 化 合 物 的 降 溫 效 果 都 非 常 不 錯, 皆 可 達 -1 以 下, 表 示 這 類 化 合 物 的 晶 格 能 非 常 大, 當 它 溶 於 水 時, 所 要 吸 收 的 熱 量 也 非 常 多 7

32 三 其 他 在 生 活 中 常 見 的, 如 糖 和 味 精, 降 溫 效 果 也 不 差, 最 低 溫 如 下 : ( 一 ) 冰 : 糖 = 克 : 克 的 比 例, 溫 度 可 達 -. ( 第 頁, 表 三, 圖 3-3) ( 二 ) 冰 : 味 精 = 克 : 克 的 比 例, 溫 度 可 達 -. ( 第 頁, 表 四, 圖 -) 四 冰 和 冷 劑 的 降 溫 過 程 中, 並 不 會 因 沒 有 水, 因 而 溶 解 太 慢, 使 得 溫 度 下 降 太 慢 ; 反 而 是 因 為 水 太 多 時, 因 水 凝 固 所 需 的 能 量 太 大, 使 得 溫 度 下 降 不 易 五 實 驗 中 發 現, 在 冷 劑 和 冰 混 合 的 過 程 中 最 好 是 不 停 的 攪 拌, 不 然 當 冷 劑 一 溶 解 時, 因 溫 度 的 降 低, 會 導 致 冷 劑 凍 結 成 塊 狀, 使 溫 度 不 易 下 降 六 我 們 自 製 保 麗 龍 杯 的 保 溫 效 果, 在 短 時 間 之 內, 其 實 不 錯, 但 如 要 長 時 間 的 使 用 的 話, 最 好 可 以 加 蓋, 除 了 不 能 放 熱 水 之 外, 短 時 間 的 保 溫 效 果 不 輸 市 售 的 保 溫 杯 悶 燒 鍋 七 如 味 精 氯 化 鉀 氯 化 銨 硝 酸 鉀 硫 代 硫 酸 鈉 這 幾 類 的 冷 劑, 在 各 自 不 同 冰 及 冷 劑 的 比 例 中, 有 好 幾 個 比 例 最 低 溫 都 非 常 接 近, 表 示 此 類 冷 劑 溶 解 於 水 的 效 果 都 不 錯, 即 使 在 低 溫 狀 態 時 玖 展 望 本 次 冷 劑 實 驗 雖 然 還 無 法 達 成 我 們 原 本 的 構 想 - 冷 冷 包, 但 仍 可 以 運 用 在 生 活 中 的 各 種 狀 況 中, 例 如 : 一 冰 淇 淋 的 保 存, 將 冰 淇 淋 置 入 一 個 較 小 的 容 器 中, 再 將 冷 劑 置 入 一 個 較 大 的 容 器 中, 最 後 再 將 裝 冰 淇 淋 的 容 器 放 入 裝 冷 劑 的 容 器 中, 這 樣 可 使 冰 淇 淋 溶 化 的 時 間 延 長 ; 當 然, 如 果 有 其 他 想 要 低 溫 保 存 的 物 品 也 可 以 使 用 這 方 法, 但 無 法 長 期 保 存 二 保 健 室 裡 的 冰 袋 也 可 以 使 用 冷 劑, 可 以 使 溫 度 降 的 更 低 ; 外 出 時, 如 果 受 到 傷 害 需 要 冰 敷 也 可 以 製 作 簡 單 的 冷 劑 三 在 運 動 時, 尤 其 是 在 夏 天, 常 常 會 感 覺 到 非 常 的 悶 熱, 有 人 就 會 使 用 冰 毛 巾 來 使 自 己 舒 服 些, 其 實, 可 以 將 冷 劑 置 入 寶 特 瓶 內, 這 種 做 法 效 果 比 冰 毛 巾 好, 持 續 的 也 比 冰 毛 巾 久 ; 冷 劑 中 也 可 以 放 調 味 的 鹽 類, 冰 溶 化 後 可 以 拿 來 飲 用, 如 : 糖 + 冰 = 甜 水 拾 參 考 資 料 一 乾 冰 做 的 冷 劑 : 二 市 面 販 售 的 冷 劑 : 三 冷 劑 製 作 方 法 : 四 液 態 氮 :