◆徐麗娟

動手“量一量”
——定量實驗法

◆徐麗娟

我們在做發(fā)明創(chuàng)造時，需要弄清楚各種組成物所占的比例，或者確定某些成分的含量等，就不得不用到定量實驗法。

光速“量”出來

你可能以為太陽一升起就會被我們看到，其實不然。它出現(xiàn)的時間比我們看到它的時間要早呢。這是因為光速是有限的，而不是無限快的。那么光速究竟是多少呢？

要回答這一問題，就要用定量實驗法來測定。

伽利略在1607年做了一個實驗。他叫甲乙兩個人在夜間各帶一盞燈，分別站在兩個山頂上。甲迅速拿掉燈罩后對乙發(fā)出信號，乙一看到信號，就馬上拿掉燈罩，對甲發(fā)出信號。然后，他們根據(jù)兩座山之間的距離和光往返的時間計算光速。

1849年，法國科學家斐索讓一個齒輪以一定的速度運動并讓光通過齒輪間，通過測量光走過某一給定距離的時間，算出了光速。

后來，法國科學家傅科用一面旋轉(zhuǎn)的鏡子測定光速。他讓鏡子以一定的速度轉(zhuǎn)動，使它在光線發(fā)出并從一面靜止的鏡子反射回來這段時間內(nèi)，恰好旋轉(zhuǎn)一周。

隨著科學技術不斷發(fā)展，人們不斷改進實驗裝置和技術，使光速的測定更加精確。

胸中要有“數(shù)”

何為胸中有“數(shù)”？即我們在求解問題或設計方案時一定要有基本的數(shù)量分析。

例如，在做有關化學領域的發(fā)明創(chuàng)造時，人們不但需要確定藥品組合物的成分，而且需要確定各成分的含量，這時定量實驗就必不可少了。可以說，如果沒有定量實驗，有關新藥品的發(fā)明創(chuàng)造只是一種空想。

此外，在發(fā)明創(chuàng)造過程中，經(jīng)常需要做選擇。當要確定選擇范圍時，我們也得依賴定量實驗。比如，在50℃～130℃的溫度下，物質(zhì)A與物質(zhì)B生成物質(zhì)C，能否選擇一個最佳的溫度范圍，使物質(zhì)C的生成量明顯超過預期量呢？有人通過定量實驗，發(fā)現(xiàn)在63℃～65℃的溫度范圍內(nèi)能達到這一要求。

即使是新產(chǎn)品的發(fā)明，也常常離不開定量實驗呢。例如，人們發(fā)現(xiàn)臭氧雖然與氧氣是同種元素組成的物質(zhì)，但性質(zhì)大不相同。臭氧比氧氣重，有特殊氣味。在雷雨天氣，閃電使一些氧氣轉(zhuǎn)變?yōu)槌粞?。大氣中這些低濃度的臭氧，會使空氣變得格外清新。

臭氧有極強的除臭、殺菌、防霉作用。生活中其他一些不好聞的氣味，如含硫化合物的臭雞蛋味、醛類化合物的刺激性氣味、胺類化合物的魚腥味等，與臭氧發(fā)生反應后產(chǎn)生的物質(zhì)都沒有異味，也沒有毒性。

基于這些發(fā)現(xiàn)，有人提出了開發(fā)電冰箱電子滅菌除臭器的創(chuàng)意。通過定性實驗，可以解決利用臭氧能否殺菌除臭的問題。但對于電子線路能產(chǎn)生多大濃度的臭氧、消毒不同的物品應分別采用多大濃度的臭氧、能在多長的時間內(nèi)殺滅電冰箱中危害人類的細菌等問題，則必須依靠定量實驗。

如果不解決上述問題，開發(fā)設計的電冰箱電子滅菌除臭器是無法成為顧客樂意接受的商品的。

定量很重要

定量實驗法是發(fā)明創(chuàng)造中非常實用的一種方法。所謂定量實驗，是為了深入了解事物和現(xiàn)象的性質(zhì)、揭露各因素之間的數(shù)量關系、確定某些因素的數(shù)值而進行的實驗。

運用定量實驗法，首先要明確它與定性實驗的關系。

一般來說，定性實驗是定量實驗的基礎。只有先確定了某些因素是否存在，不同因素之間是否有聯(lián)系，才能進一步安排定量實驗。同時，也只有通過定性實驗了解和掌握了試樣的定性組成及其大約含量，才能正確地選用定量分析的方法。

定量實驗的一個突出特點是測試或測量，因此，掌握或了解有關量的測試或測量的方法，對發(fā)明創(chuàng)造者來說是一種不可缺少的能力。

同學們，假如有人想發(fā)明一種用來儲存蔬菜、水果等的電子保鮮器，你們覺得除了設計電路原理圖外，還應當通過定量實驗解決哪些技術問題呢？