奇妙的傳感器實(shí)驗(yàn)

小明的哥哥在南京師范大學(xué)讀研究生。這天，小明來(lái)到哥哥的實(shí)驗(yàn)室，哥哥說(shuō)：“小明，我來(lái)考考你，你知道空氣中氧氣的含量是多少嗎?”小明毫不猶豫地回答：“20％，這個(gè)我們?cè)谛W(xué)就學(xué)過(guò)了。”哥哥說(shuō)：“答得不錯(cuò)!”只見(jiàn)哥哥將一支蠟燭點(diǎn)燃，然后將一個(gè)燒杯倒扣在蠟燭的上方，幾秒鐘后蠟燭熄滅了。哥哥指著燒杯問(wèn)：“那你知道現(xiàn)在這個(gè)燒杯里氧氣的含量是多少嗎?”小明不太肯定地回答：“應(yīng)該沒(méi)有氧氣了，既然蠟燭熄滅了，氧氣大概用完了吧。”哥哥說(shuō)：“是嗎?讓我們來(lái)看一看吧。”小明很納悶：氧氣看不見(jiàn)，摸不著，怎么才能知道它有沒(méi)有了呢?原來(lái)，小明的哥哥正在研究傳感器實(shí)驗(yàn)，用氧氣傳感器就可以測(cè)出容器中氧氣的含量。

哥哥將氧氣傳感器(圖1)插入一個(gè)去掉底的礦泉水瓶中，再將它與數(shù)據(jù)采集器及計(jì)算機(jī)相聯(lián)，如圖2。

一切準(zhǔn)備就緒后，哥哥將礦泉水瓶罩在一支點(diǎn)燃的蠟燭上，同時(shí)啟動(dòng)了計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)記錄程序。計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示的曲線(如圖3)清楚地表明，開(kāi)始時(shí)瓶?jī)?nèi)氧氣的體積分?jǐn)?shù)是19.56％，隨著蠟燭的燃燒，瓶?jī)?nèi)氧氣體積分?jǐn)?shù)逐漸降低，當(dāng)氧氣休積含量下降至15.96％時(shí)，蠟燭就完全熄滅了。

“哇!瓶子里還有這么多氧氣蠟燭就熄滅了，真是想不到!這是什么儀器?它為什么能這么快、這么準(zhǔn)地測(cè)出氧氣含量呢?”小明拉著哥哥要問(wèn)個(gè)明白。

哥哥說(shuō)：“這里要用到三種主要儀器，氧氣傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)。傳感器就如同人的眼、耳、鼻、舌、身，它能夠看到、聽(tīng)到、嗅到、嘗到、觸及到待測(cè)物的各種相關(guān)信息，但又比人的五官靈敏、準(zhǔn)確千萬(wàn)倍。不同的傳感器感觸不同的信息。常見(jiàn)的有溫度、濕度、氣體壓強(qiáng)、oH、電流、電壓、二氧化碳濃度、氧氣含量傳感器等。數(shù)據(jù)采集器相當(dāng)于人的大腦，負(fù)責(zé)接受從傳感器傳過(guò)來(lái)的信號(hào)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等工作，是整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。將數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)連接后，即可利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。它能夠幫助我們更便捷地對(duì)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行操作，并且以數(shù)字、曲線等多種形式顯示數(shù)據(jù)，使我們能夠更好地把握化學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、推測(cè)。

傳感器實(shí)驗(yàn)又叫做手持技術(shù)。由于儀器價(jià)格相對(duì)較高，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)壳爸挥猩贁?shù)條件較好的學(xué)校能夠開(kāi)展。從科技發(fā)展的觀點(diǎn)看，傳感器實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)代化、信息化的重要途徑，可以幫助同學(xué)們更好地認(rèn)識(shí)我們周?chē)氖澜纾瑥亩訜釔?ài)學(xué)習(xí)科學(xué)、培養(yǎng)對(duì)科學(xué)研究的興趣。

做一做：其實(shí)，對(duì)于蠟燭熄滅來(lái)說(shuō)，容器內(nèi)氧氣含量的減少只是原因之一。你不妨將一支長(zhǎng)蠟燭點(diǎn)燃，罩上去掉底的塑料瓶(事先在塑料瓶的一側(cè)上下不同位置打出兩個(gè)洞)，記錄下洞在不同位置時(shí)蠟燭熄滅需要的時(shí)間。想一想：可能的原因是什么?

責(zé)任編輯 侯秀姣