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中 華 民 國 第 四 十 五 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 作 品 說 明 書 科 別 : 自 然 科 組 別 : 國 小 組 關 鍵 詞 : 滅 火 器 二 氧 化 碳 教 具 編 號 : ( 由 國 立 台 灣 科 學 教 育 館 統 一 填 列 )

目 錄 壹 摘 要 ---------------------------------------------------------- 1 貳 研 究 動 機 --------------------------------------------------------- 1 參 研 究 目 的 -------------------------------------------------------- 1 肆 研 究 設 備 與 器 材 ------------------------------------------------- 2 伍 研 究 過 程 與 討 論 ------------------------------------------------- 2 研 究 一 找 出 最 適 合 用 來 產 生 二 氧 化 碳 的 材 料 -------------------- 2 實 驗 一 找 出 金 桔 汁 葡 萄 柚 汁 檸 檬 汁 醋 和 小 蘇 打 粉 酸 鹼 中 和 時 的 用 量 -------- 2 實 驗 二 找 出 金 桔 汁 葡 萄 柚 汁 檸 檬 汁 和 醋, 誰 的 --------- 3 ph 值 最 穩 定? 研 究 二 以 600c.c. 的 汽 水 瓶 設 計 一 個 簡 易 滅 火 器, 找 出 在 這 個 瓶 子 的 容 積 下, 材 料 的 最 少 用 量 實 驗 一 找 出 600c.c. 簡 易 滅 火 器 所 需 醋 和 小 蘇 打 粉 的 最 少 用 量 --------- 5 --------- 6 研 究 三 變 更 簡 易 滅 火 器 的 大 小, 探 討 在 各 種 容 積 下, 利 用 研 究 二 的 結 果 等 比 例 計 算 出 來 的 材 料 量, 是 否 都 可 --------- 7 以 成 功 地 滅 火? 實 驗 一 改 變 瓶 子 的 容 積 為 1500c.c 1250c.c. 和 --------- 280c.c. 7 實 驗 二 補 做 小 尺 寸 之 汽 水 瓶 (370 c.c.) --------- 8 實 驗 三 探 討 以 塑 膠 硬 瓶 (280c.c.) 製 作 簡 易 滅 火 器 --------- 所 需 材 料 之 最 少 用 量 8 實 驗 四 研 究 增 加 塑 膠 硬 瓶 瓶 蓋 密 合 度, 對 於 滅 火 效 --------- 果 的 影 響 9 實 驗 五 探 討 非 汽 水 瓶 和 自 己 的 瓶 蓋 是 否 普 遍 都 無 法 --------- 10 完 全 密 合? i

研 究 四 設 計 一 個 操 作 簡 便 且 能 重 複 使 用 的 二 氧 化 碳 滅 火 器 --------- 12 教 具 陸 結 論 ----------------------------------------------------------------- 15 柒 心 得 與 感 想 ------------------------------------------------------ 15 捌 參 考 資 料 ----------------------------------------------------------- 16 ii

生 氣 為 力 氣! 壹 摘 要 在 六 上 自 然 課 氧 與 二 氧 化 碳 這 個 單 元, 課 本 教 我 們 做 的 二 氧 化 碳 滅 火 器, 會 因 漏 氣 導 致 壓 力 不 足, 噴 不 出 氣 體 來 滅 火, 所 以 我 們 想 要 研 發 出 一 個 成 功 的 替 代 品, 讓 老 師 和 小 朋 友 在 課 堂 上 有 更 好 用 的 教 具 在 研 究 中, 我 們 先 決 定 產 生 二 氧 化 碳 的 材 料, 最 後 選 擇 以 優 點 最 多 的 醋 去 和 小 蘇 打 粉 混 合 ; 然 後 用 600c.c. 的 可 樂 瓶 設 計 出 一 個 簡 易 型 滅 火 器, 發 現 在 600c.c. 的 尺 寸 下, 只 需 要 4c.c. 的 醋 和 0.39 公 克 的 小 蘇 打 粉, 就 能 把 燭 火 熄 滅 ; 並 且 研 究 出 上 述 瓶 子 大 小 和 材 料 量 的 關 係 等 比 例 縮 放 後, 也 都 可 以 成 功 地 滅 火 ; 而 在 研 究 過 程 中, 更 發 現 瓶 子 的 氣 密 性 是 實 驗 能 不 能 成 功 的 關 鍵 ; 最 後 在 不 斷 的 研 究 和 改 良 下, 終 於 研 發 出 兩 型 操 作 簡 便 又 可 重 複 使 用 的 二 氧 化 碳 滅 火 器 教 具 貳 研 究 動 機 在 六 上 自 然 課 氧 與 二 氧 化 碳 這 個 單 元, 課 本 曾 經 教 我 們 在 廣 口 瓶 內 放 小 蘇 打 粉 和 檸 檬 汁, 然 後 插 入 吸 管 蓋 上 培 養 皿 來 做 二 氧 化 碳 滅 火 器, 但 這 種 方 法 密 閉 效 果 不 好, 會 導 致 漏 氣, 根 本 噴 不 出 氣 體 來 滅 火, 於 是 我 們 了 解 在 製 作 二 氧 化 碳 滅 火 器 時, 光 是 會 產 生 二 氧 化 碳 氣 體 是 不 夠 的, 還 必 須 讓 二 氧 化 碳 在 瓶 內 累 積 到 足 夠 的 壓 力, 也 就 是 要 化 生 氣 為 力 氣, 才 能 噴 出 氣 體 來 滅 火, 所 以 我 們 想 研 究 出 怎 樣 才 能 做 出 一 個 好 用 的 教 具, 讓 小 朋 友 在 課 堂 上 體 驗 二 氧 化 碳 滅 火 的 威 力 參 研 究 目 的 一 找 出 最 適 合 用 來 產 生 二 氧 化 碳 的 材 料 二 以 600c.c. 的 汽 水 瓶 設 計 一 個 簡 易 滅 火 器, 找 出 在 這 個 瓶 子 的 容 積 下, 材 料 的 最 少 用 量 三 變 更 簡 易 滅 火 器 的 大 小, 探 討 在 各 種 容 積 下, 利 用 研 究 二 的 結 果 等 比 例 計 算 出 來 的 材 料 量, 是 否 都 可 以 成 功 地 滅 火? 四 設 計 一 個 操 作 簡 便 並 且 能 重 複 使 用 的 二 氧 化 碳 滅 火 器 教 具 1

肆 研 究 設 備 與 器 材 一 設 備 :ph 儀 鑽 孔 機 榨 汁 機 固 定 架 天 秤 二 器 具 : 燒 杯 玻 棒 量 筒 滴 管 塑 膠 飲 料 瓶 熱 熔 槍 鑷 子 尺 打 火 機 三 材 料 : 金 桔 汁 葡 萄 柚 汁 檸 檬 汁 工 研 糯 米 醋 小 蘇 打 粉 衛 生 紙 吸 管 蠟 燭 膠 帶 伍 研 究 過 程 與 討 論 研 究 一 : 找 出 最 適 合 用 來 產 生 二 氧 化 碳 的 材 料 實 驗 一 找 出 金 桔 汁 葡 萄 柚 汁 檸 檬 汁 醋 和 小 蘇 打 粉 酸 鹼 中 和 時 的 用 量 方 法 :1 我 們 先 固 定 小 蘇 打 粉 的 量 為 10g, 然 後 將 小 蘇 打 粉 倒 入 燒 杯 裡 2 分 別 將 少 量 的 上 述 液 體 ( 照 片 一 ) 倒 入 燒 杯 中, 並 攪 勻 ( 照 片 二 ) 3 用 ph 儀 測 量 混 合 液 的 ph 值 ( 照 片 三 ), 若 已 達 到 中 性 (ph=7.00) ( 照 片 四 ) 則 停 止 ; 若 仍 為 鹼 性 則 再 加 入 少 量 的 酸 性 液 體 ( 照 片 五 ), 若 已 變 成 酸 性 就 回 到 方 法 1 重 做 4 紀 錄 達 到 酸 鹼 中 和 時, 上 述 酸 性 液 體 的 用 量 照 片 一 實 驗 中 選 用 的 四 種 酸 性 液 體 照 片 二 把 酸 性 液 體 和 小 蘇 打 粉 攪 拌 均 勻 2

照 片 三 利 用 ph 儀 測 量 溶 液 的 酸 鹼 性 照 片 四 達 到 酸 鹼 中 和 時 之 ph 值 照 片 五 把 酸 性 液 體 滴 入 混 合 液 中 紀 錄 : 表 一 各 種 酸 性 液 體 與 10g 小 蘇 打 粉 達 到 酸 鹼 中 和 時 的 用 量 項 目 用 量 (c.c.) 次 數 酸 性 液 體 金 桔 汁 葡 萄 柚 汁 檸 檬 汁 醋 1 102 294 101 102 2 113 313 101 104 3 110 307 100 101 平 均 108 305 101 102 討 論 :1 在 上 面 數 據 中, 我 們 發 現 金 桔 汁 葡 萄 柚 汁 的 三 重 覆 數 據 相 差 較 大, 我 們 檢 討 原 因, 發 現 是 在 測 量 ph 值 時, 它 們 的 果 肉 有 時 會 卡 在 ph 儀 的 探 測 電 極 棒 上 所 造 成 的 2 在 做 檸 檬 汁 的 實 驗 時, 我 們 特 別 注 意 上 述 問 題, 果 然 實 驗 的 精 密 度 就 提 高 了 結 果 : 這 四 種 酸 性 液 體 的 用 量, 比 較 如 下 : 檸 檬 汁 < 醋 < 金 桔 汁 < 葡 萄 柚 汁 實 驗 二 找 出 金 桔 汁 葡 萄 柚 汁 檸 檬 汁 和 醋, 誰 的 ph 值 最 穩 定? 方 法 :1 我 們 到 三 家 不 同 的 店 去 購 買 金 桔 葡 萄 柚 和 檸 檬 這 三 種 水 果, 以 及 工 研 糯 米 醋 3

2 用 榨 汁 機 把 金 桔 葡 萄 柚 和 檸 檬 榨 成 果 汁 3 用 ph 儀 分 別 測 量 這 三 種 果 汁 和 醋 的 ph 值 紀 錄 : 表 二 各 種 酸 性 液 體 的 ph 值 項 目 ph 值 樣 品 酸 性 液 體 金 桔 汁 葡 萄 柚 汁 檸 檬 汁 醋 樣 品 1 2.29 3.60 2.26 2.55 樣 品 2 2.32 2.94 2.10 2.55 樣 品 3 2.20 2.89 2.12 2.55 平 均 2.27 3.14 2.16 2.55 結 果 : 如 表 二, 發 現 醋 的 ph 值 最 穩 定 研 究 一 之 討 論 : 綜 合 實 驗 一 實 驗 二 之 結 果, 以 及 考 慮 實 驗 時 材 料 取 得 的 方 便 性, 和 材 料 用 量 的 穩 定 性, 我 們 分 析 這 四 種 酸 性 液 體 的 優 缺 點, 見 表 三 表 三 各 種 酸 性 液 體 優 缺 點 之 比 較 酸 性 液 體 分 析 優 點 缺 點 金 桔 汁 葡 萄 柚 汁 用 量 中 等 無 u 有 季 節 性, 有 時 買 不 到 u ph 值 較 不 穩 定 u 要 榨 成 汁, 且 果 汁 中 的 果 肉 會 影 響 用 量 的 多 寡 u 用 量 多 u 有 季 節 性, 有 時 買 不 到 u ph 值 較 不 穩 定 u 要 榨 成 汁, 且 果 汁 中 的 果 肉 會 影 響 用 量 的 多 寡 檸 檬 汁 用 量 少 同 金 桔 汁 醋 u 用 量 少 u ph 值 穩 定 u 沒 有 季 節 性, 只 要 去 商 店 就 買 得 到 無 研 究 一 結 論 : 我 們 選 擇 用 優 點 最 多 的 醋 去 和 小 蘇 打 粉 混 合, 做 為 日 後 實 驗 的 材 料 4

研 究 二 : 以 600c.c. 的 汽 水 瓶 設 計 一 個 簡 易 滅 火 器, 找 出 在 這 個 瓶 子 的 容 積 下, 材 料 的 最 少 用 量 自 製 的 簡 易 二 氧 化 碳 滅 火 器 設 備 ~ 製 作 方 法 及 使 用 方 式 : 1 利 用 鑽 孔 機 將 600c.c. 的 可 口 可 樂 汽 水 瓶 的 瓶 蓋, 在 中 間 打 個 洞 ( 照 片 六 ) 2 將 吸 管 口 用 鑷 子 夾 緊 後 用 火 烤 一 下, 把 吸 管 口 封 起 來 ( 照 片 七 ), 再 把 吸 管 穿 過 瓶 蓋 中 間, 當 作 滅 火 器 的 噴 管 3 利 用 熱 熔 膠 把 吸 管 和 瓶 蓋 間 的 空 隙 完 全 密 閉 ( 照 片 八 ) 4 自 製 一 座 固 定 架 ( 照 片 九 ), 方 便 讓 滅 火 器 與 蠟 燭 固 定, 且 調 整 噴 嘴 上 畫 黑 線 之 位 置 與 燭 蕊 間 的 距 離 為 5 公 分 ( 照 片 十 ) 5 先 把 醋 倒 入 汽 水 瓶 中, 再 用 衛 生 紙 包 住 小 蘇 打 粉 後 丟 入 瓶 中, 迅 速 蓋 上 瓶 蓋 後 搖 勻 6 待 醋 與 小 蘇 打 粉 充 分 混 合 後, 迅 速 剪 斷 噴 嘴 黑 線 位 置 ( 照 片 十 一 ), 讓 二 氧 化 碳 噴 出 來 滅 火 照 片 六 利 用 鑽 孔 機 在 瓶 蓋 上 打 洞 照 片 七 利 用 燭 火 和 鑷 子 把 吸 管 口 封 住 照 片 八 用 熱 熔 膠 填 滿 吸 管 和 瓶 蓋 間 的 空 隙 照 片 九 用 來 固 定 簡 易 滅 火 器 和 蠟 燭 的 固 定 架 5

照 片 十 燭 蕊 到 噴 嘴 黑 線 位 置 之 距 離 照 片 十 一 從 黑 線 位 置 剪 開 噴 嘴 後 迅 速 移 開 剪 刀 實 驗 一 找 出 600c.c. 簡 易 滅 火 器 所 需 醋 和 小 蘇 打 粉 的 最 少 用 量 方 法 :1 以 研 究 一 裡, 醋 和 小 蘇 打 粉 酸 鹼 中 和 時 的 用 量 為 起 點, 進 行 試 驗, 成 功 滅 火 時 則 減 量, 失 敗 時 則 增 量, 並 以 二 分 法 來 決 定 下 一 次 試 驗 的 材 料 量 2 利 用 量 筒 和 天 平 來 測 量 所 需 的 醋 和 小 蘇 打 粉 ( 照 片 十 二 十 三 ) 照 片 十 二 利 用 量 筒 來 測 量 醋 的 用 量 照 片 十 三 利 用 天 秤 來 測 量 小 蘇 打 粉 的 用 量 3 一 直 到 所 用 材 料 量 無 法 滅 火, 且 醋 和 小 蘇 打 粉 的 用 量 和 上 次 成 功 滅 火 時 的 差 距 分 別 在 1c.c. 和 0.1g 以 內, 就 停 止 實 驗, 並 且 以 上 次 成 功 時 之 材 料 量 為 成 功 滅 火 的 最 少 用 量 6

紀 錄 : 表 四 600c.c. 簡 易 型 滅 火 器 材 料 用 量 和 滅 火 結 果 項 目 材 料 倍 數 1 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 3/64 5/128 醋 ( c.c.) 102 51 25.5 12.75 6.375 3.2 4.8 4 小 蘇 打 粉 (g) 10 5 2.5 1.25 0.625 0.313 0.47 0.39 滅 第 一 次 X 火 結 第 二 次 X 果 第 三 次 X 註 : 表 示 成 功,X 表 示 失 敗 結 果 :1 由 表 四 可 知, 我 們 自 製 的 600c.c. 簡 易 型 滅 火 器, 只 需 4c.c. 的 醋 混 合 0.39g 的 小 蘇 打 粉, 所 產 生 的 二 氧 化 碳 就 可 以 成 功 地 噴 熄 燭 火, 這 個 材 料 量 真 是 少 到 令 我 們 非 常 驚 訝 研 究 二 結 論 : 自 製 之 600c.c. 簡 易 型 滅 火 器, 能 成 功 滅 火 之 最 少 材 料 用 量 為 : 醋 4c.c. 小 蘇 打 粉 0.39g 研 究 三 : 變 更 簡 易 滅 火 器 的 大 小, 探 討 在 各 種 容 積 下, 利 用 研 究 二 的 結 果 等 比 例 計 算 出 來 的 材 料 量, 是 否 都 可 以 成 功 地 滅 火? 實 驗 一 : 改 變 瓶 子 的 容 積 為 1500c.c 1250c.c. 和 280c.c. 方 法 : 同 研 究 二 紀 錄 : 表 五 不 同 容 積 之 簡 易 型 滅 火 器 材 料 用 量 和 滅 火 結 果 項 目 滅 火 器 容 積 1500 c.c. 1250 c.c. 280 c.c. 材 料 倍 數 1 倍 1 倍 1 倍 2 倍 3 倍 醋 (c.c.) 10 8.3 1.9 3.8 5.7 小 蘇 打 粉 ( g ) 0.975 0.81 0.18 0.36 0.54 滅 第 一 次 x x x x 火 第 二 次 x x x 結 第 三 次 x x x 果 第 四 次 註 :1 材 料 倍 數 是 指 按 照 瓶 子 大 小, 由 研 究 二 的 結 果 直 接 換 算 而 來 之 材 料 量 的 倍 數 2 表 示 成 功, X 表 示 失 敗 7

結 果 :1 基 本 上 1500 c.c. 和 1250c.c. 的 都 可 以 成 功, 而 1250c.c. 的 瓶 子 雖 然 有 一 次 失 敗, 檢 討 後 發 現 是 因 為 剪 刀 在 剪 完 吸 管 噴 口 密 封 處 後, 沒 有 馬 上 拿 開, 擋 在 噴 口 和 燭 火 之 間, 使 二 氧 化 碳 不 能 滅 掉 燭 火, 改 善 這 個 缺 點 後, 就 都 成 功 了! 2 280c.c. 瓶 子 內 的 材 料 按 等 比 例 縮 放 後,1 倍 不 成 功, 原 以 為 是 因 材 料 量 太 少, 天 秤 測 量 時 有 誤 差, 而 影 響 到 滅 火 效 果, 但 把 材 料 量 放 大 到 2 3 倍 後 還 是 不 成 功 推 測 :1500 c.c. 1250c.c. 的 瓶 子 是 汽 水 瓶, 瓶 身 較 軟 ; 而 280c.c. 的 瓶 子 是 裝 蘋 果 醋 的, 瓶 身 較 硬 我 們 推 測 可 能 是 因 為 軟 瓶 身 有 彈 性, 所 以 在 瓶 內 壓 力 大 於 大 氣 壓 力 時, 瓶 身 會 有 一 點 膨 脹, 造 成 在 剪 開 噴 嘴 時, 二 氧 化 碳 快 速 噴 出, 瓶 內 壓 力 降 低, 使 得 瓶 內 壓 力 小 於 大 氣 壓 力 而 讓 瓶 身 收 縮, 瓶 內 空 間 減 小, 壓 力 又 增 強, 所 以 還 會 多 推 出 一 些 二 氧 化 碳 把 火 熄 滅! 可 是 硬 瓶 子 沒 有 彈 性, 所 以 只 能 靠 瓶 內 所 產 生 的 壓 力 自 己 推 實 驗 二 : 補 做 小 尺 寸 之 汽 水 瓶 (370 c.c.) 方 法 : 同 研 究 二 記 錄 : 表 六 370c.c. 汽 水 瓶 材 料 用 量 和 滅 火 結 果 材 料 倍 數 項 目 1 倍 醋 ( c.c.) 2.5 小 蘇 打 粉 ( g ) 0.24 滅 第 一 次 火 第 二 次 結 果 第 三 次 註 : 表 示 成 功,X 表 示 失 敗 結 果 : 從 上 表 中 我 們 得 知, 只 要 是 汽 水 瓶, 即 使 是 370c.c. 的 小 瓶 子, 所 需 材 料 量 也 可 用 研 究 二 的 結 果 等 比 例 縮 小, 就 可 以 滅 火 實 驗 三 : 探 討 以 塑 膠 硬 瓶 (280c.c.) 製 作 簡 易 滅 火 器 所 需 材 料 之 最 少 用 量 動 機 : 在 實 驗 一 中, 我 們 推 測 280c.c 的 瓶 子 可 能 是 因 為 比 較 沒 有 彈 性, 無 法 得 到 大 氣 壓 力 的 幫 助, 所 以 必 須 要 更 多 的 材 料 量 才 能 滅 火, 因 此 在 這 個 實 驗 中, 我 們 要 找 出 塑 膠 硬 瓶 8

(280c.c.) 最 少 的 材 料 用 量 到 底 是 多 少? 方 法 : 由 研 究 二 的 結 果, 等 比 例 換 算 成 280c.c. 所 需 要 的 材 料 量 當 作 起 點, 試 驗 方 法 同 研 究 二 之 實 驗 一 記 錄 : 表 七 280c.c. 塑 膠 硬 瓶 材 料 用 量 和 滅 火 結 果 材 料 倍 數 項 目 1 倍 2 倍 4 倍 8 倍 16 倍 醋 (c.c.) 1.9 3.8 7.6 15.2 30.4 小 蘇 打 粉 (g) 0.18 0.36 0.72 1.44 2.88 滅 火 結 第 一 次 第 二 次 果 第 三 次 註 : 表 示 成 功,X 表 示 失 敗 討 論 : 由 表 七 我 們 發 現, 一 直 做 到 16 倍 的 材 料 量 都 無 法 順 利 滅 火, 原 以 為 是 因 為 硬 瓶 彈 力 較 差, 瓶 內 需 要 較 大 的 壓 力, 因 此 一 直 增 加 材 料 量, 但 在 16 倍 時 我 們 聽 到 嚴 重 的 漏 氣 聲, 因 此 我 們 推 測 是 瓶 蓋 漏 氣 而 影 響 滅 火 效 果 建 議 : 改 善 塑 膠 硬 瓶 瓶 蓋 的 密 合 度, 再 重 新 研 究 實 驗 四 : 研 究 增 加 塑 膠 硬 瓶 瓶 蓋 密 合 度, 對 於 滅 火 效 果 的 影 響 方 法 : 我 們 發 現 280c.c. 塑 膠 硬 瓶 的 瓶 蓋 和 汽 水 瓶 瓶 蓋 尺 寸 剛 好 相 同, 而 汽 水 瓶 瓶 蓋 就 是 以 不 易 漏 氣 為 原 則 所 設 計 的, 所 以 我 們 拿 汽 水 瓶 蓋 來 取 代 它 自 己 的 瓶 蓋 記 錄 : 表 八 280c.c. 塑 膠 硬 瓶 ( 使 用 汽 水 瓶 瓶 蓋 ) 材 料 用 量 和 滅 火 結 果 材 料 倍 數 項 目 16 倍 8 倍 4 倍 2 倍 1 倍 醋 (c.c.) 30.4 15.2 7.6 3.8 1.9 小 蘇 打 粉 (g) 2.88 1.44 0.72 0.36 0.18 滅 第 一 次 火 結 第 二 次 果 第 三 次 註 : 表 示 成 功,X 表 示 失 敗 9

討 論 : 從 表 八 中 可 知, 自 從 換 了 汽 水 瓶 的 瓶 蓋 之 後, 只 需 用 1.9c.c. 的 醋 和 0.18g 的 小 蘇 打 粉, 就 可 以 滅 火, 而 這 個 用 量 剛 好 也 是 從 研 究 二 等 比 例 換 算 來 的 1 倍 材 料 用 量, 所 以 只 要 密 合 度 夠 好, 硬 瓶 子 並 不 會 比 汽 水 瓶 需 要 更 多 的 材 料 用 量 結 果 : 只 要 密 合 度 夠 好, 不 管 是 什 麼 瓶 子, 都 可 以 用 研 究 二 的 結 果 等 比 例 換 算 出 在 這 種 容 積 下, 所 需 的 材 料 用 量, 就 都 可 以 成 功 地 滅 火 實 驗 五 : 探 討 非 汽 水 瓶 和 自 己 的 瓶 蓋 是 否 普 遍 都 無 法 完 全 密 合? 方 法 : 我 們 到 超 商 再 挑 了 兩 種 非 汽 水 瓶, 分 別 是 580 c.c. 的 奶 茶 瓶 和 750 c.c. 的 豆 漿 瓶, 並 用 研 究 二 的 結 果, 等 比 例 換 算 出 它 們 所 需 的 材 料 用 量, 看 是 否 能 順 利 滅 火, 來 判 斷 它 們 瓶 蓋 的 密 合 度 記 錄 : 表 九 580 c.c. 奶 茶 瓶 和 750 c.c. 豆 漿 瓶 瓶 子 種 類 項 目 580 c.c. 奶 茶 瓶 750 c.c. 豆 漿 瓶 醋 (c.c.) 3.9 5.0 小 蘇 打 粉 ( g ) 0.38 0.49 滅 火 結 第 一 次 第 二 次 果 第 三 次 註 : 表 示 成 功,X 表 示 失 敗 結 果 : 由 表 九 發 現, 不 管 是 奶 茶 瓶 或 是 豆 漿 瓶, 由 研 究 二 的 結 果 換 算 出 來 的 材 料 用 量, 都 無 法 成 功 滅 火, 所 以 我 們 認 為 非 汽 水 瓶 瓶 蓋 的 密 合 度 不 高 推 測 : 我 們 認 為 非 汽 水 瓶 瓶 蓋 的 密 合 度 不 高, 是 因 為 非 汽 水 瓶 不 像 汽 水 瓶 一 樣, 會 有 氣 體 跑 出 來, 所 以 它 的 密 合 度 要 求 只 要 液 體 不 外 漏 就 可 以 了 ; 而 汽 水 瓶 因 為 會 有 二 氧 化 碳 跑 出 來, 為 了 不 讓 氣 體 漏 出, 所 以 瓶 蓋 必 須 做 到 非 常 密 合, 故 實 驗 中 只 要 是 選 用 汽 水 瓶 就 成 功, 而 選 用 非 汽 水 瓶 就 不 容 易 成 功 證 實 : 為 了 證 實 我 們 上 面 的 想 法 是 正 確 的, 所 以 我 們 決 定 到 汽 水 廠 訪 問 專 家 10

參 訪 : 經 由 網 路 查 詢, 我 們 得 知 黑 松 汽 水 廠 的 瓶 子 是 自 己 設 計 和 生 產 的, 所 以 我 們 決 定 到 那 裡 參 觀 時 間 : 94.04.27 13:30-14:40 地 點 : 黑 松 股 份 有 限 公 司 中 壢 廠 受 訪 專 家 : 汽 水 部 吳 經 理 Q: 請 教 吳 經 理, 為 什 麼 汽 水 瓶 的 氣 密 效 果 會 比 非 汽 水 瓶 好, 它 的 關 鍵 在 那 裡 呢? A: 小 朋 友! 影 響 汽 水 瓶 氣 密 性 的 原 因 有 兩 種 : (1) 瓶 身 材 質 : 一 般 塑 膠 飲 料 瓶 大 多 採 用 PET[ 聚 乙 烯 對 苯 二 甲 酸 酯 ] PP[ 聚 丙 烯 ] PE[ 聚 乙 烯 ] 這 三 種 材 質, 它 們 的 氣 密 性 比 較 如 下 :PET PP 和 PE PET 因 為 材 料 的 密 度 較 高, 所 以 對 氣 體 的 阻 隔 力 較 好, 而 汽 水 瓶 為 了 延 長 二 氧 化 碳 在 瓶 中 保 存 的 時 間, 都 採 用 PET 這 種 材 質 (2) 瓶 蓋 設 計 : 除 了 瓶 身, 瓶 口 處 是 否 會 漏 氣 也 是 個 關 鍵, 因 為 瓶 蓋 和 瓶 身 都 是 硬 的 塑 膠, 所 以 它 們 在 接 觸 點 會 有 一 些 空 隙, 因 此 汽 水 瓶 蓋 都 會 加 上 一 層 PU 材 質 的 軟 墊, 來 補 滿 瓶 蓋 與 瓶 口 之 間 的 縫 隙 但 是, 有 些 非 汽 水 類 之 飲 料, 如 果 汁 茶, 為 了 延 長 它 的 保 存 期 限, 防 止 外 界 空 氣 進 入 瓶 中 而 變 質, 也 有 採 用 PET 材 質 來 做 瓶 身, 並 且 在 瓶 蓋 上 也 有 一 個 PU 軟 墊 的 設 計 來 增 加 氣 密 性 而 小 朋 友 如 果 想 要 辨 識 塑 膠 瓶 之 材 質, 可 由 瓶 身 上 三 個 循 環 箭 頭 裡 包 圍 的 阿 拉 伯 數 字 來 分 辨, 如 : 編 號 1 號 代 表 的 就 是 PET 瓶 [ 參 考 資 料 2] 結 果 :1 從 實 驗 的 結 果, 我 們 原 先 以 為 非 汽 水 瓶 和 自 己 的 瓶 蓋, 普 遍 都 無 法 完 全 密 合 但 經 由 吳 經 理 的 解 釋 後, 我 們 才 了 解 能 不 能 達 到 氣 密 的 效 果, 不 能 以 汽 水 瓶 與 非 汽 水 瓶 來 做 分 界, 而 是 受 瓶 身 材 質 和 瓶 蓋 設 計 的 影 響 2 為 了 要 達 到 氣 密 的 效 果, 應 選 用 PET 材 質 的 瓶 身 和 附 有 PU 軟 墊 的 瓶 蓋 確 認 : 我 們 把 研 究 三 所 用 到 的 非 汽 水 瓶 ( 照 片 十 四 ) 相 關 資 料 整 理 如 下 表, 發 現 原 來 它 們 的 瓶 身 都 是 用 PP 的 材 料, 且 瓶 蓋 都 不 含 PU 軟 墊, 難 怪 它 們 都 會 漏 氣, 也 了 解 為 什 麼 280 c.c. 健 康 醋 的 瓶 子 換 上 汽 水 的 瓶 蓋 後, 就 改 善 了 漏 氣 的 現 象 因 此 更 加 確 認 我 們 實 驗 結 果 之 正 確 性 11

照 片 十 四 實 驗 中 所 用 之 非 汽 水 瓶 表 十 非 汽 水 瓶 的 相 關 資 料 品 名 百 家 珍 蘋 果 健 康 醋 阿 薩 姆 奶 茶 猛 將 薏 仁 黑 豆 漿 項 目 280 c.c. 580 c.c. 750 c.c. 瓶 身 材 質 PP PP PP 瓶 蓋 設 計 無 PU 軟 墊 無 PU 軟 墊 無 PU 軟 墊 研 究 三 結 論 : 由 實 驗 一 到 實 驗 五, 我 們 發 現 改 變 簡 易 滅 火 器 的 容 積 時, 只 要 瓶 子 的 氣 密 性 夠, 以 研 究 二 的 結 果 等 比 例 換 算 出 來 的 材 料 用 量, 都 可 以 成 功 滅 火 研 究 四 : 設 計 一 個 操 作 簡 便 且 能 重 複 使 用 的 二 氧 化 碳 滅 火 器 教 具 動 機 : 我 們 的 簡 易 型 滅 火 器 使 用 時 會 遇 到 下 列 問 題 : 1 噴 嘴 剪 斷 後 還 要 再 黏 合, 很 麻 煩 2 衛 生 紙 會 阻 礙 醋 和 小 蘇 打 粉 的 充 分 混 合, 使 產 氣 量 減 少 3 必 須 等 到 要 使 用 時 才 能 加 入 醋 和 小 蘇 打 粉, 這 樣 在 滅 火 時 會 浪 費 時 間 在 填 充 材 料 上 所 以 我 們 想 要 設 計 的 滅 火 器 教 具, 它 必 須 具 有 下 列 的 特 性 : 1 可 事 先 把 材 料 裝 到 瓶 中, 等 到 要 用 時 才 混 合 2 能 夠 很 方 便 地 裝 填 材 料 3 可 重 複 使 用 12

我 們 設 計 的 滅 火 器 教 具 一 夾 式 噴 嘴 u 特 色 :1 利 用 燕 尾 夾 夾 住 吸 管 來 達 到 氣 密 的 效 果 2 壓 開 燕 尾 夾 時, 不 會 影 響 到 噴 嘴 的 位 置, 而 用 剪 刀 剪 斷 噴 嘴 時, 會 因 為 用 力 而 移 動 噴 嘴 的 位 置, 導 致 噴 嘴 無 法 對 準 火 焰 u 使 用 方 式 :1 要 使 用 時 將 燕 尾 夾 壓 開, 就 可 以 滅 火 u 注 意 事 項 :1 最 好 選 用 大 且 緊 的 燕 尾 夾, 氣 密 效 果 較 好 照 片 十 五 夾 式 噴 嘴 二 瓶 身 第 一 型 : 粗 吸 管 型 u 特 色 : 1 不 用 切 開 瓶 身, 減 少 漏 氣 的 機 會 2 只 需 將 粗 吸 管 的 一 端 用 熱 熔 膠 封 住, 製 作 容 易 u 使 用 方 式 :1 先 把 醋 到 入 瓶 內, 再 將 小 蘇 打 粉 裝 入 粗 吸 管 內 2 把 粗 吸 管 投 入 汽 水 瓶 中 3 要 使 用 時 將 汽 水 瓶 倒 立, 讓 小 蘇 打 粉 和 醋 充 分 混 合 u 照 片 十 六 粗 吸 管 型 滅 火 器 瓶 身 注 意 事 項 :1 粗 吸 管 長 度 必 須 大 於 瓶 身 直 徑, 才 可 以 保 持 粗 吸 管 在 瓶 中 站 立 而 不 倒 下 13

第 二 型 布 分 離 式 u 特 色 :1 不 使 用 時, 可 利 用 布 分 開 醋 和 小 蘇 打 粉 2 要 使 用 時, 可 利 用 布 的 透 水 性 讓 醋 和 小 蘇 打 粉 混 合 u 使 用 方 式 :1 把 醋 經 由 布 的 缺 口 倒 入 瓶 底, 再 把 小 蘇 打 粉 加 到 布 上 照 片 十 七 布 分 離 式 滅 火 器 瓶 身 2 要 使 用 時, 將 汽 水 瓶 倒 立, 讓 醋 和 小 蘇 打 粉 充 分 混 合 試 驗 方 式 : 我 們 用 夾 式 噴 嘴 配 合 第 一 型 和 第 二 型 的 瓶 身, 且 分 別 找 出 這 兩 種 滅 火 器 的 容 量, 然 後 用 研 究 二 的 結 果 換 算 出 他 們 所 需 的 材 料 用 量, 看 是 否 能 成 功 地 滅 火 紀 錄 : 表 十 一 自 行 研 發 之 滅 火 器 試 驗 結 果 滅 火 器 類 型 項 目 第 一 型 第 二 型 尺 寸 ( c.c. ) 600 943 醋 ( c.c. ) 4 6.3 小 蘇 打 粉 ( g ) 0.39 0.61 滅 第 一 次 火 結 第 二 次 果 第 三 次 註 : 代 表 成 功, 代 表 失 敗 結 果 : 如 表 十 一, 我 們 自 行 研 發 的 兩 型 滅 火 器, 都 能 成 功 地 達 到 滅 火 效 果 哦! 建 議 :1 我 們 設 計 的 噴 嘴 和 瓶 身 不 但 製 作 容 易 操 作 方 便 成 功 率 高 且 可 重 複 使 用, 因 此 建 議 小 朋 友 在 課 堂 上 不 妨 試 試 看 我 們 所 研 發 的 教 具 2 小 朋 友! 當 你 在 製 作 滅 火 器 時, 材 料 可 以 酌 量 增 加, 因 為 雖 然 1 倍 用 量 就 可 滅 火, 但 當 用 到 2 倍 的 材 料 量 時, 氣 體 噴 出 聲 會 變 得 很 大 聲, 而 當 你 清 楚 地 聽 到 噗 的 一 聲 滅 了 火, 會 非 常 有 成 就 感 喔! 14

陸 結 論 1 在 研 究 一 中, 我 們 發 現 金 桔 汁 葡 萄 柚 汁 檸 檬 汁 和 醋 這 四 種 酸 性 液 體 中, 醋 有 用 量 少 ph 值 穩 定 方 便 購 買 等 優 點 因 此 我 們 選 擇 醋 和 小 蘇 打 粉 混 合, 做 為 產 生 二 氧 化 碳 的 材 料 2 在 研 究 二 中, 為 了 找 出 瓶 子 大 小 與 材 料 用 量 之 間 的 關 係, 我 們 設 計 一 個 600c.c. 簡 易 型 滅 火 器, 發 現 在 這 個 容 積 下, 只 需 要 用 4c.c. 的 醋 和 0.39 公 克 的 小 蘇 打 粉 混 合, 就 能 成 功 地 熄 滅 燭 火 3 在 研 究 三, 我 們 製 作 了 各 種 不 同 大 小 的 簡 易 型 滅 火 器, 發 現 它 們 以 研 究 二 的 結 果 等 比 例 換 算 出 來 的 材 料 用 量, 也 都 可 以 成 功 地 滅 火 4 同 時, 在 研 究 三 中, 為 了 變 更 簡 易 型 滅 火 器 容 積, 我 們 採 用 各 種 不 同 大 小 的 塑 膠 飲 料 瓶 來 做 實 驗, 發 現 不 同 種 類 的 飲 料 瓶 氣 密 效 果 是 不 一 樣 的 更 經 由 訪 問 黑 松 汽 水 公 司 的 專 家 後, 知 道 以 PET 材 質 做 的 瓶 身 和 附 有 PU 軟 墊 的 瓶 蓋 之 組 合 氣 密 性 最 好 所 以 小 朋 友, 當 你 在 做 二 氧 化 碳 滅 火 器 時, 記 得 要 選 用 這 種 組 合 的 瓶 子 喔! 5 在 研 究 四 中, 我 們 終 於 成 功 地 研 發 出 兩 型 二 氧 化 碳 滅 火 器, 可 供 小 朋 友 當 作 課 堂 上 的 實 驗 教 具, 這 兩 型 滅 火 器 分 別 是 利 用 粗 吸 管 型 和 布 分 離 式 的 瓶 身 搭 配 夾 式 噴 嘴, 它 們 都 具 有 操 作 簡 便 和 可 重 複 使 用 的 特 性 哦! 柒 心 得 與 感 想 歷 經 七 個 多 月 的 團 隊 研 究, 現 在 我 們 對 如 何 製 作 二 氧 化 碳 滅 火 器, 總 算 有 了 一 些 心 得 回 想 研 究 之 初, 原 本 以 為 這 是 一 個 很 簡 單 的 任 務, 沒 想 到 常 常 是 一 個 小 實 驗, 就 得 花 上 整 個 下 午 和 晚 上 才 能 完 成, 而 我 們 的 研 究 過 程 更 是 充 滿 戲 劇 性, 從 一 開 始 以 為 只 要 用 來 產 生 二 氧 化 碳 的 材 料 量 很 多, 就 一 定 能 噴 出 很 多 的 氣 體 來 滅 火, 又 以 為 飲 料 瓶 的 軟 硬 會 影 響 到 材 料 用 量, 沒 想 到 做 完 實 驗 後, 得 到 的 結 果 完 全 推 翻 我 們 原 來 的 預 測, 了 解 到 瓶 子 的 氣 密 性 才 是 能 不 能 成 功 滅 火 的 關 鍵 而 在 參 觀 過 黑 松 汽 水 中 壢 廠 後, 經 由 吳 經 理 的 解 說, 我 們 更 清 楚 地 明 白 原 來 飲 料 瓶 的 氣 密 性, 決 定 於 瓶 身 的 材 料 和 瓶 蓋 的 設 計 最 後 的 創 作 階 段, 老 師 要 求 我 們 自 行 研 發 的 滅 火 器 教 具, 必 須 是 操 作 簡 便 且 又 能 重 複 使 用 的, 這 點 真 是 讓 我 們 絞 盡 腦 汁 啊! 我 們 從 彼 此 的 作 品 中, 不 斷 地 相 互 觀 摩 檢 討 和 試 驗, 15

從 中 又 激 發 出 新 的 靈 感 和 創 意, 最 後 終 於 把 大 家 的 設 計 組 合 成 兩 個 很 好 用 的 教 具 而 在 這 次 的 研 究 中, 我 們 一 次 次 地 遇 到 困 難, 也 一 次 次 地 突 破 和 創 新, 雖 然 很 辛 苦, 卻 也 得 到 莫 大 的 喜 悅 和 成 就 感, 更 讓 我 們 深 刻 體 會 到 有 志 者 事 竟 成 這 句 話 的 道 理 捌 參 考 資 料 1 施 惠 ( 民 93) 國 民 小 學 自 然 與 生 活 科 技 課 本 第 七 冊 [ 六 年 級 上 學 期 ] 台 南 市 : 南 一 2 台 南 市 環 保 局 行 政 室 ( 民 94 年 3 月 24 日 ) 標 誌 3 PVC 瓶, 環 保 署 將 以 提 高 回 收 處 理 費 逐 步 禁 用 台 南 市 環 保 新 聞 民 94 年 3 月 24 日, 取 自 : http://www.tnepb.gov.tw/about/%e6%96%b0%e8%81%9e%e7%a8%bf/4.files/4-053.htm PDF 檔 案 以 "pdffactory Pro" 試 用 版 建 立 ÿ www.pdffactory.com 16