巧用感溫卡的演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)意

張靈麗　黃丹　倪江紅　錢吉　孫彬彬

摘要：在初中實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引進(jìn)推廣感溫卡和溫度傳感器，從感溫卡顏色的變化，從溫度傳感器顯示溫度變化曲線，讓學(xué)生親自觸感到化學(xué)中的熱量變化。

關(guān)鍵詞：感溫卡；溫度傳感器；實(shí)驗(yàn)；改進(jìn)

文章編號(hào)：1008-0546（2017）06-0094-01 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.029

一、疑問和尋找

物質(zhì)溶解或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)常都伴隨著有熱量的變化，呈現(xiàn)出吸熱和放熱現(xiàn)象。

關(guān)于溫度的變化測(cè)定，在初中教學(xué)中，教師一般是通過演示實(shí)驗(yàn)告知學(xué)生，常用方法有：溫度計(jì)測(cè)量、手觸摸反應(yīng)器外壁等。習(xí)題中常通過密閉容器內(nèi)溫度的變化，引起壓強(qiáng)變化，通過觀察液面變化推測(cè)溫度變化。目前技術(shù)含量較高的方法是利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中的溫度傳感器。但這些方法在實(shí)際操作中，都存在著問題：1、溫度計(jì)測(cè)量法，其實(shí)是演示實(shí)驗(yàn)的教師在自說自演自看，臺(tái)下的學(xué)生無法看到具體數(shù)據(jù)。2、手觸摸法，對(duì)熱量變化比較大的適用，但熱量變化不明顯的，即使敏感的手有感覺，一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，有幸能摸摸容器壁的同學(xué)也只是坐在講臺(tái)附近的同學(xué)。3、溫度傳感器，精準(zhǔn)度高，曲線變化明顯，從定性走向定量，但就實(shí)情來看，目前只有經(jīng)濟(jì)條件好的少數(shù)學(xué)校有配備，配備了的學(xué)校也常常在公開課上才用一用。針對(duì)以上實(shí)情實(shí)況，我們一直在想，我們有酸堿指示劑、pH試紙，石蕊試紙等等，可以簡(jiǎn)單方便地測(cè)出溶液的酸堿性，我們能不能也找到一種溫度指示劑，可以簡(jiǎn)單方便地測(cè)出溫度的變化。網(wǎng)上熱銷的變色戒指、給寶寶洗澡的變色小鴨子給了我們啟示，通過顏色的變化來反應(yīng)溫度的變化，于是，我在網(wǎng)絡(luò)上搜集到一款“液晶變色卡”來顯示溫度的變化。并將其命名為溫度變色卡或感溫卡。

二、感溫卡簡(jiǎn)介

如圖所示，是其中一種規(guī)格的，目前廠家一共有6種規(guī)格。（廠家給我們四種規(guī)格的。）

感溫卡測(cè)溫精度最高可以達(dá)到0.5℃。測(cè)溫范圍為0℃到50℃。用溫度傳感器和感溫卡同時(shí)測(cè)水溫。感溫卡顯示的是14℃，溫度傳感器顯示的是14.2℃。感溫卡的原理是液晶顯色，價(jià)格一片大約2.6元，一片可以反復(fù)使用2年左右，靈敏度很高。不論感溫卡放在液體中，還是貼在容器外壁，溫度相差很小，都可以顯示出溫度。這樣可以有效地避免類似溫度計(jì)伸入酸堿腐蝕液中，拿出時(shí)沾有腐蝕液的弊端。感溫卡既可以用于教師演示實(shí)驗(yàn)，也可用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，快速簡(jiǎn)單地感知溫度的變化。具有操作簡(jiǎn)單、使用方便，現(xiàn)象明顯，價(jià)格低廉，安全無害等優(yōu)點(diǎn)。不過感溫卡目前技術(shù)還不是很成熟，有待進(jìn)一步提升精確度，期望達(dá)到一種效果，即使是色弱的學(xué)生也可以辨認(rèn)出溫度的變化，并延長(zhǎng)使用期限。

三、實(shí)驗(yàn)案例

1. 氫氧化鈉溶于水

一開始做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，我先是習(xí)慣性地向試管中加了一藥匙氫氧化鈉，加水約2mL，振蕩試管，用溫度計(jì)測(cè)溫度的變化，發(fā)現(xiàn)溫度從11℃升高到45℃，做完之后，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)不夠精確，重做實(shí)驗(yàn)，用天平稱2g氫氧化鈉，量筒量2mL水，再次測(cè)溫度，發(fā)現(xiàn)溫度從11℃升高到35.8℃。我在實(shí)際課堂教學(xué)中，教師演示時(shí)用溫度傳感器，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，用感溫卡，雙管齊下，師生共同親身體驗(yàn)溫度的變化。

如圖4、圖5所示：當(dāng)天實(shí)驗(yàn)時(shí)水的初始溫度，溫度傳感器和感溫卡幾乎一致。氫氧化鈉溶于水后，感溫卡和溫度傳感器測(cè)出的溫度變化也基本一致。

2. 酒精和水混合實(shí)驗(yàn)

用50mL的容量瓶代替細(xì)長(zhǎng)玻璃管做酒精和水混合實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證分子之間有空隙，同時(shí)，使用感溫卡發(fā)現(xiàn)：溫度從11℃升高到約16℃。

3. 硝酸銨溶于水

從溫度傳感器和感溫卡看出：溫度可以從14.5℃降低到約0.1℃，溫度明顯下降。

4. 鎂帶和稀鹽酸（1：3）反應(yīng)

從溫度傳感器和感溫卡看出：溫度可以從14.5℃升高到約35.2℃ ，溫度明顯升高。

5. 10%左右的過氧化氫溶液和二氧化錳混合

從溫度傳感器和感溫卡看出：溫度可以從14.5℃升高到約38.3℃ ，溫度明顯升高。

四、小結(jié)

使用感溫卡時(shí)，因反應(yīng)物的量、濃度不同，溫度變化也各不相同，我們做了很多實(shí)驗(yàn)，以上只是呈現(xiàn)了部分。感溫卡作為初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中利用新型材料的一種嘗試，我們認(rèn)為是比較成功的，感溫卡與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中的溫度傳感器并用體現(xiàn)了初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)生活化取材和高科技并行的理念，其最終目的還是為了讓孩子們更生動(dòng)活潑地學(xué)習(xí)和發(fā)展。