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        動(dòng)手“量一量”
        ——定量實(shí)驗(yàn)法

        2015-12-01 05:23:21徐麗娟
        發(fā)明與創(chuàng)新 2015年27期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)法電冰箱光速

        ◆徐麗娟

        動(dòng)手“量一量”
        ——定量實(shí)驗(yàn)法

        ◆徐麗娟

        我們?cè)谧霭l(fā)明創(chuàng)造時(shí),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(shí)驗(yàn)法。

        光速“量”出來(lái)

        你可能以為太陽(yáng)一升起就會(huì)被我們看到,其實(shí)不然。它出現(xiàn)的時(shí)間比我們看到它的時(shí)間要早呢。這是因?yàn)楣馑偈怯邢薜?,而不是無(wú)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(shí)驗(yàn)法來(lái)測(cè)定。

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

        1849年,法國(guó)科學(xué)家斐索讓一個(gè)齒輪以一定的速度運(yùn)動(dòng)并讓光通過(guò)齒輪間,通過(guò)測(cè)量光走過(guò)某一給定距離的時(shí)間,算出了光速。

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

        隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,人們不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置和技術(shù),使光速的測(cè)定更加精確。

        胸中要有“數(shù)”

        何為胸中有“數(shù)”?即我們?cè)谇蠼鈫栴}或設(shè)計(jì)方案時(shí)一定要有基本的數(shù)量分析。

        例如,在做有關(guān)化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)明創(chuàng)造時(shí),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(shí)定量實(shí)驗(yàn)就必不可少了。可以說(shuō),如果沒有定量實(shí)驗(yàn),有關(guān)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(guò)程中,經(jīng)常需要做選擇。當(dāng)要確定選擇范圍時(shí),我們也得依賴定量實(shí)驗(yàn)。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(gè)最佳的溫度范圍,使物質(zhì)C的生成量明顯超過(guò)預(yù)期量呢?有人通過(guò)定量實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在63℃~65℃的溫度范圍內(nèi)能達(dá)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(shí)驗(yàn)?zāi)亍@?,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(huì)使空氣變得格外清新。

        臭氧有極強(qiáng)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(yīng)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(guò)定性實(shí)驗(yàn),可以解決利用臭氧能否殺菌除臭的問題。但對(duì)于電子線路能產(chǎn)生多大濃度的臭氧、消毒不同的物品應(yīng)分別采用多大濃度的臭氧、能在多長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)殺滅電冰箱中危害人類的細(xì)菌等問題,則必須依靠定量實(shí)驗(yàn)。

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

        定量很重要

        定量實(shí)驗(yàn)法是發(fā)明創(chuàng)造中非常實(shí)用的一種方法。所謂定量實(shí)驗(yàn),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(guān)系、確定某些因素的數(shù)值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。

        運(yùn)用定量實(shí)驗(yàn)法,首先要明確它與定性實(shí)驗(yàn)的關(guān)系。

        一般來(lái)說(shuō),定性實(shí)驗(yàn)是定量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。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(jìn)一步安排定量實(shí)驗(yàn)。同時(shí),也只有通過(guò)定性實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的一個(gè)突出特點(diǎn)是測(cè)試或測(cè)量,因此,掌握或了解有關(guān)量的測(cè)試或測(cè)量的方法,對(duì)發(fā)明創(chuàng)造者來(lái)說(shuō)是一種不可缺少的能力。

        同學(xué)們,假如有人想發(fā)明一種用來(lái)儲(chǔ)存蔬菜、水果等的電子保鮮器,你們覺得除了設(shè)計(jì)電路原理圖外,還應(yīng)當(dāng)通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)解決哪些技術(shù)問題呢?

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