吳華端

[摘 要]用廢舊易拉罐改裝成各種熱量測定儀，用同一品種、數(shù)量的花生測定花生的熱價(jià)，以各種熱量測定儀所測得花生熱價(jià)的多少來衡量測定儀的品質(zhì)。通過方差分析選出了最能減少能量散失的Ⅵ號測定儀，并分析裝置改裝后的優(yōu)缺點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]熱量測定儀 熱價(jià) 方差分析 儲存能量

[中圖分類號] G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 16746058（2015）080128

探究“食物中儲存的能量”的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，食物燃燒時(shí)熱量的散失不可避免，成功的關(guān)鍵是最大限度地減少熱量的散失。對此，筆者組織學(xué)生對該活動(dòng)反復(fù)探究和交流討論后，做了如下的改進(jìn)。

一、實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備

花生種子100粒（每粒重0.55～0.8g）、355mL易拉罐（瓶口直徑恰好與容量為100mL的錐形瓶底相符）、天平、量筒、溫度計(jì)、酒精燈、錐形瓶、解剖針、打孔的橡皮塞、火柴、剪刀、錫箔紙。

二、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1.實(shí)驗(yàn)裝置的改裝

（1）用與錐形瓶瓶口相符的橡皮塞打孔后將溫度計(jì)固定后塞上。（2）實(shí)驗(yàn)用水，水量改用30mL，這樣燃燒后可使水溫升高30℃～60℃。（3）花生置于樣品架上操作不利索，故可用解剖針直接插入花生助燃后迅速移入測定儀。

2.物理指標(biāo)的測定及分析方法

（1）物理指標(biāo)的測定：溫度、Q值、熱價(jià)、燃燒質(zhì)量Δm、平均值。

3.熱量測定儀的制作、選取和驗(yàn)證

（1）熱量測定儀的具體制作方法

①取兩個(gè)洗凈的355mL的鋁質(zhì)易拉罐，同時(shí)都橫切剪掉1/4，剩下有罐底的一部分；②取第一個(gè)易拉罐，在距罐底約2㎝處剪出一個(gè)約3.0㎝×2.5㎝的開口，開口對側(cè)均勻挖出3個(gè)面積約1㎝2的小孔（通風(fēng)孔）；從罐口沿瓶壁均勻剪出3條寬1㎝、深0.8㎝的鋁條，并向內(nèi)翻折鋁條；最后用錫箔紙把罐的外壁包扎起來，留出開口和小孔；③取第二個(gè)易拉罐，沿罐壁垂直依次剪出深2㎝的鋁條（鋁條向外翻折成開花狀）并剪出一個(gè)3.0㎝×2.5㎝的開口；④按同一方向把第一個(gè)易拉罐牢牢套在第二個(gè)易拉罐的瓶口上，熱量測定儀便制成了（見圖1）。

（2）Ⅵ號熱量測定儀的選取、驗(yàn)證

①篩選8個(gè)355mL的鋁質(zhì)易拉制成不同型號的熱量測定儀，然后編號；②在同等實(shí)驗(yàn)條件下，用每個(gè)測定儀各測出6粒重約0.7g的同一品種的花生的熱價(jià)，計(jì)算出各樣本所測得的平均值；③測得平均值最高的樣本為最佳對象——Ⅵ號熱量測定儀；④利用樣本的單因素方差分析驗(yàn)證各個(gè)熱量測定儀是否存在極顯著差異。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

在供試完成后的8個(gè)編好號碼的測定儀中，Ⅵ號測定儀所測得的花生熱價(jià)的平均值最高，為8.26kJ/g。隨機(jī)選取4組數(shù)據(jù)列表-1進(jìn)行樣本的單因素方差分析，通過方差分析求得F值，得出的結(jié)果是各熱量測定儀存在極顯著差異，證明Ⅵ號熱量測定儀為目前條件下的最佳首選。

花生實(shí)際熱價(jià)為12.5kJ/g，與之相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果測得8.26kJ/g，說明實(shí)驗(yàn)存在誤差。出現(xiàn)誤差的原因有：花生燃燒過程中冒出的大量“黑煙”含有碳，帶走一部分能量；多次點(diǎn)燃花生損耗掉一部分熱量；外界環(huán)境中的各種因素影響花生的充分燃燒；測定儀本身吸走一部分熱量；量取水量時(shí)讀數(shù)不夠準(zhǔn)確；等等。

該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的精當(dāng)之處為，花生與核桃富含油脂，儲存能量較多，燃燒過程易操作；且大小適中，易于助燃，水溫升高明顯，誤差小。再者，用35mL鋁制的廢舊易拉罐制作熱量測定儀，環(huán)保、輕便、易取材、易制作；其瓶口恰好與容量為100mL的錐形瓶底部相符，加上向內(nèi)翻折的鋁片，牢牢支撐著錐形瓶，操作過程安全方便；瓶的外壁包上錫箔紙有輻射和減少散熱的功效；瓶的通氣孔直徑在1cm左右較好，太小供氧不足，致使樣品在燃燒過程中多次熄滅，太大又導(dǎo)致散熱多，影響實(shí)驗(yàn)效果。另外，實(shí)驗(yàn)用水量取30mL，這樣燃燒后水的升溫范圍處于30℃～60℃，操作過程中學(xué)生不易燙傷。

（責(zé)任編輯 黃春香）