嘉義市第三十二屆中小學科學展覽會 作品說明書 科 別 : 化學科 組 別 : 國小組 作品名稱 : 植 有你最熱 關鍵詞 : 豆類 堅果 中藥 稻穀 環保暖暖包 編號 :
摘要 在寒冷的冬天我們都會使用保暖的東西讓自己不會冷, 保暖的東西很多, 而暖暖包為最常見之保暖物品 我們透過實驗來找出自製環保暖暖包的可能性, 花費不用很多即可擁有, 從最終的實驗中我們可以得知絨布包裡布 + 花豆 + 紫糯米 + 鹽的組合為最佳自製環保暖暖包的選擇 壹 研究動機 在天冷時, 每個人不是窩在被子裡 開著暖氣, 就是外出時帶著一個暖暖包, 但是現在網路上或電視新聞都說現在可以用紅豆做暖暖包, 但是只有紅豆嗎? 所以我們要探討說其他豆類保溫效果和持久度的實驗 貳 研究目的 一 市售暖暖包大部分溫度的表現情況為何? 二 何種布料在同時間內表現溫度保溫表現最好? ( 一 ) 單一種布料最好的前三名是哪種布料? ( 二 ) 混合布料表現最好的是哪一種? ( 三 ) 內外混和布料對調是否表現會有差異? 三 哪一種種子 堅果 稻穀和中藥是同時間內溫度溫差最少且又高溫者? ( 一 ) 種子中可釋放出高溫又降溫較少者是哪一種? ( 二 ) 堅果中可釋放出高溫又降溫較少者是哪一種? ( 三 ) 稻穀中可釋放出高溫又降溫較少者是哪一種? ( 四 ) 中藥中可釋放出高溫又降溫較少者是哪一種? 四 混和豆類最好的是哪一種? 五 何種添加物可以增加保溫的效果? 六 最佳的組合是什麼? 參 研究設備及器材 一 研究器材及設備 1. 紅外線溫度計 2. 燒杯 3. 微波爐 4. 漏斗 5. 筆型針狀溫度計 6. 線 7. 木板 8. 針 9. 電子磅秤 二 研究材料 1. 棉布 2. 不織布 3. 裡布 4. 麻布 5. 絨布 6. 尼龍布 7. 西裝布 8. 地毯 9. 聚酯纖維 10. 花豆 11. 咖啡豆 12. 黑豆 13. 黃豆 14. 綠豆 15. 紅豆 16. 白豆蔻 17. 石蓮子 18. 雪蓮子 19. 蓮子 20. 大麥仁 21. 白米 22. 紫糯米 23. 薏仁 24. 杏仁 25. 開心果 26. 腰果 27. 棗子種子 28. 碎石 29. 沙子 30. 木屑
三 器材與材料照片 圖 1 漏斗 圖 2 燒杯 圖 3 微波爐 圖 4 紅外線溫度計 圖 5 筆型針狀溫度計 圖 6 秤重機 圖 7 木板 圖 8 針 圖 9 線 圖 10 棉布圖 11 不織布 圖 12 裡布 圖 13 麻布 圖 14 絨布 圖 15 尼龍 圖 16 西裝布 圖 17 地毯 圖 18 聚酯纖維
圖 19 花豆 圖 20 咖啡豆 圖 21 黑豆 圖 22 黃豆 圖 23 綠豆 圖 24 紅豆 圖 25 白豆蔻 圖 26 石蓮子 圖 27 雪蓮子 圖 28 蓮子 圖 29 大麥仁 圖 30 白米 圖 31 紫糯米 圖 32 薏仁 圖 33 杏仁
圖 34 開心果 圖 35 腰果 圖 36 棗子種子 圖 37 碎石 圖 38 沙子 圖 39 木屑 肆 研究過程或方法 架構圖 哪一種種子 堅果 稻穀和中藥是溫差最少且又高溫者? 市售暖暖包溫度現情形如何? 混合布料最好的的是哪一種? 混合豆類最好的的是哪一種? 何種布料保溫表現最好? 植 有你最熱 混和豆類最好的是哪一種? 最佳的組合是什麼? 單一種布料的前三名是哪種布料? 何種添加物可以增加保溫的效果 一 市售暖暖包溫度的情形如何? 1. 蒐集各種不同的暖暖包, 得知最高溫和平均溫度
表 1 市售暖暖包溫度的表現 圖 40 樂樂熊 圖 41 小白兔 圖 42 太陽 圖 43 北極熊 平均 50 最高 68 平均 51 最高 65 平均 50~55 最高 66 平均 54 最高 68 二 何種布料在同時間內表現溫度保溫表現最好? 單一種布料最好的前三名是哪種布料? 1. 準備所有測量布料 ( 裡面沒裝東西 ) 2. 將布料放入微波爐裡用強火微波 1 分鐘 3. 1 分鐘到時立刻將微波爐打開, 碼表開始計時, 針狀溫度計放入開始測量 4. 外面使用紅外線溫度計測量溫度 5. 紀錄 10 分鐘後算室溫平均 6. 每種布料重複動作 三 哪一種種子 堅果 稻穀和中藥是同時間內溫度溫差最少且又高溫者? 1. 準備尼龍布 ( 單一布料保溫最差 ), 豆子 種子 稻穀和中藥測量 64 公克裝袋 2. 開啟微波爐將裝好的暖暖包放入, 用強火微波 1 分鐘 3. 1 分鐘到時立刻將微波爐打開, 碼表開始計時, 針狀溫度計放入開始測量 4. 記錄每 1 分鐘的內外溫度 5. 紀錄 10 分鐘後算室溫平均 四 混和豆類最好的是哪一種? 1. 我們根據上個實驗結果, 我們選出紅豆 綠豆 花豆 黑豆和紫糯米為我們的實驗 2. 挑選出不同的兩種豆類, 各量 32 公克裝袋 3. 開啟微波爐將裝好的暖暖包放入, 用強火微波 1 分鐘 4. 1 分鐘到時立刻將微波爐打開, 碼表開始計時, 針狀溫度計放入開始測量 5. 記錄每 1 分鐘的內外溫度 6. 紀錄 10 分鐘後算室溫平均 五 混合布料表現最好的是哪一種? 1. 已知前三名的布料後 ( 裡布 麻布 絨布 ), 將裡布包麻布 理布包絨布 麻布包絨布 2. 在裡面裝保溫最好的綠豆 3. 放入微波爐裡用強火微波 1 分鐘 4. 1 分鐘到時立刻將微波如打開, 碼表開始計時, 針狀溫度計放入開始測量 5. 記錄每 1 分鐘的內外溫度
6. 紀錄 10 分鐘後算室溫平均 六 內外混和布料對調是否表現會有差異? 1. 準備裡布 絨布和麻布, 將之前混和的布料內外交換, 麻布包理布 絨布包理布 絨布包麻布 2. 將綠豆測 64 公克 3. 在裡面裝保溫最好的綠豆 4. 放入微波爐裡用強火微波 1 分鐘 5. 1 分鐘到時立刻將微波爐打開, 碼表開始計時, 針狀溫度計放入開始測量 6. 記錄每 1 分鐘的內外溫度 7. 紀錄 10 分鐘後算室溫平均 六 何種添加物可增加保溫的效果? 1. 分別準備鹽巴 糖粉 木屑 碎石 沙子待會使用 2. 先把綠豆測量 32 公克鹽巴 32 公克 3. 之後, 綠豆加添加物分別為鹽巴 糖粉 木屑 石和沙子, 各測量 32 公克後放入尼龍布中 4. 放入微波爐裡用強火微波 1 分鐘 5. 1 分鐘到時立刻將微波如打開, 碼表開始計時, 針狀溫度計放入開始測量 6. 記錄每 1 分鐘的內外溫度 7. 紀錄 10 分鐘後算室溫平均 七 常最佳的組合是什麼? 1. 準備綠豆 + 黑豆 + 鹽 + 絨布包裡布為上面實驗中最好選擇 2. 將綠豆 黑豆 鹽各秤重 32 公克, 然後放入袋內 3. 將微波爐開啟將暖暖包放入裡面用強火微波 1 分鐘 4. 1 分鐘到時立刻將微波如打開, 碼表開始計時, 針狀溫度計放入開始測量 5. 記錄每 1 分鐘的內外溫度 6. 紀錄 10 分鐘後算室溫平均
伍 研究結果與討論 一 何種布料在同時間內表現溫度保溫表現最好? 圖 44~ 圖 45 布袋的製作過程 圖 46 布料內部從 0 到 10 分鐘的溫度改變 圖 47 布料外部從 0 到 10 分鐘的溫度改變 ( 二 ) 討論 1. 從袋內的溫度可以看到表現比較好的分別為裡布 絨布和麻布這三種 棉布雖然
加溫後溫度最高, 但是降溫也降得很快 2. 在 8 種測試布料中, 以不織布表現最差, 加熱後溫度增加不多, 相對的溫度也很快降下去 3. 由圖 47 可以看到, 其實袋內和袋外的溫度相差不多, 所以我們之後的實驗主要會以袋內的溫度為主 二 單一種布料最好的前三名是哪種布料? 圖 48 袋內外溫度的測量 表 1 10 分內袋內溫度最高溫和最地溫 袋內溫度棉布不織布裡布麻布絨布尼龍西裝布地毯聚酯纖維 最高溫 37.5 30.5 32 32.3 31.6 29.5 29.5 30.3 29.3 最低溫 25.1 24.9 27.2 27.4 25.5 25.4 25.4 25.1 24.9 表 2 10 分內袋外溫度最高溫和最地溫 袋外溫度棉布不織布裡布麻布絨布尼龍西裝布地毯聚酯纖維 最高溫 36.9 34.9 36.3 31.7 36.3 33.3 33.3 38.2 35.4 最低溫 24 22.9 26.7 26.8 24.9 25.2 25.2 24.4 24.4 ( 二 ) 討論 1. 從這個實驗中, 我們主要的目的希望找到某種布料可以有保溫的效果 2. 我們透過表 1 找尋出 8 種布料溫度高且在 10 分後還維持高溫的布料, 可以看到紅色的麻布是表現最好 其次是裡布和最後的絨布 3. 從這兩個表我們還是可以再次確認, 內部或外部的表現其實都很接近
三 哪一種種子 堅果 稻穀和中藥是同時間內溫度溫差最少且又高溫者?
圖 49~ 圖 52 種子 堅果 稻穀和中藥高低溫度的差異 ( 二 ) 討論 1. 從圖 49 中, 我們可以發現種子的實驗表現最好的前三名分別為綠豆 黑豆和花豆 2. 從圖 50 中, 我們可以看到三種堅果內種, 以開心果表現較好, 但是還是比種子的結果還不佳 3. 從圖 51 的稻穀實驗中, 我們可以看到大麥仁表現最好, 但是輸給了種子類 4. 從圖 52 的中藥實驗中, 我們可以看到石蓮子表現較好, 但是也沒有勝過種子類 5. 有此可以得知, 種子內的那三名為有溫度高且 10 分後溫度還維持在 50 度以上, 符合我們所需要的目的 四 混合豆類最好是哪一種? 圖 53 混合豆類內部溫度的高地差
( 二 ) 結果 1. 我們從混合豆類中可以看出來, 表現較好的是花豆 + 紫糯米 綠豆 + 黑豆和紅豆 + 紫糯米這三組, 我們將挑選這三組與我們的最終環保暖暖包做結合, 希望能找出最棒的暖暖包 五 混合布料表現最好的是哪一種? 圖 54 混合布內部溫度的變化和差異 ( 二 ) 討論 1. 我們知道在單一布料的部分, 麻布 裡布和絨布是表現最好的, 我們透過結合這三種布料希望找出更可保溫的布袋讓我們的環保暖暖包可以有更持久的效果 2. 從這六組中, 我們可以看到絨布包裡布的溫度最高且效果也不錯, 所以我們選用這個組合為我們的環保暖暖包的外袋 六 內外混和布料對調是否表現會有差異? 圖 55 混合布料 0 到 10 分內溫度的變化
( 二 ) 討論 1. 如果將袋內和袋外布料的部分交換, 不知道是否結果會有所改變 我們從圖 55 中可以發現, 即使對調了順序, 還是由裡布包絨布為第二表現好的, 因此我們也更加確信這樣的組合是好的 七 何種添加物可以增加保溫的效果? 圖 56 綠豆和其他添加物加熱後內部的溫度變化 ( 二 ) 討論 1. 我們挑選了一些可能適合裝袋的添加物, 例如, 鹽 沙 木屑 小石頭和糖, 因為這些都蠻適合且易取得的添加物 另外, 我們想要挑選的為溫差最小為優先考量, 這代表可以保住溫度, 而不使熱度散失太快 2. 從這個實驗的結果可以看到, 雖然鹽的加溫後並不是溫度最高, 但是整體來說, 溫度失溫最小, 所以, 我們挑選鹽為幫助我們環保暖暖包保溫的添加物 八 最佳的組合式什麼? 圖 57 使用效果最好的混豆, 加上效果好的布料, 再加上效果好的添加物後 1 小時的溫度變化
( 二 ) 討論 1. 這個實驗室綜合了我們所找出最好的混和布料 混合的豆類 保溫效果好的添加物所匯集而成的結果 2. 從圖 57 中可以看到, 表現最好的組別為絨布包裡布 + 花豆 + 紫糯米 + 鹽的組合 陸 結論 一 從袋內的溫度可以看到表現比較好的分別為裡布 絨布和麻布這三種 二 單一布料中麻布是表現最好 其次是裡布和最後的絨布 三 我們可以發現種子的實驗表現最好的前三名分別為綠豆 黑豆和花豆, 其他較差 四 混合豆類中可以看出來, 表現較好的是花豆 + 紫糯米 綠豆 + 黑豆和紅豆 + 紫糯米這三組 五 從混合布料中可以看到絨布包裡布有最好的保溫效果, 對調也是一樣 六 鹽巴在我們保溫的添加物, 因為有最小的溫差表現 七 從最終的實驗, 絨布包裡布 + 花豆 + 紫糯米 + 鹽的組合為最棒的組合 柒 參考資料 一 愛不 釋 手 自製環保暖暖包保暖效果的研究 http://goo.gl/wxzrrc 二 哇 Hot Hot~~ 小暖包 - 暖暖包的秘密 http://goo.gl/6oktmx 三 妙麗的果醬罐 小燒 http://goo.gl/umzco6