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        動手“量一量”
        ——定量實驗法

        2015-12-01 05:23:21徐麗娟
        發(fā)明與創(chuàng)新 2015年27期
        關鍵詞:實驗法電冰箱光速

        ◆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?

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