[发明专利]一种水凝固与冰熔化的实验器及其实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验器材及其实验方法，更具体的说，涉及一种水凝固与冰熔化的实验器及其实验方法。

背景技术

熔化和凝固是初中二年级必作的演示实验．用萘作实验材料，熔点和凝固点不明显，实验不易成功．用硫代硫酸钠作实验材料，熔点准确明显，但凝固时由于有过冷现象，在液态硫代硫酸钠温度降到接近凝固点时需向流体中加入硫代硫酸钠晶粒，才能观察到凝固点，用水做熔化和凝固实验材料可克服以上两种材料的缺点，熔点和凝固点温度保持时间长，实验效果好。

 通常用水做熔化实验的方法为：把碎冰块放入烧杯中，在冰块中插入温度计，记下这时温度计的示数，每隔2min记录一次温度计的示数，同时观察杯中冰状态的变化，直到冰块全部熔化后2min为止。通常用水做凝固实验的方法为：在冰格中倒水，水深3mm，放入冰箱中，每过10分钟取出来观察它的状态，并测量它的温度，直到全部结成冰后10分钟为止。上述方法通过人为的操作和记录，误差率大，且操作不方便，记录的数值变化不直观。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种自动记录温度变化数值，误差率小且操作方便的水凝固与冰熔化的实验器。

同时，本发明还提供一种水凝固与冰熔化的实验方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种水凝固与冰熔化的实验器，包括水槽、制冰器、透明的小瓶和温度传感器，所述水槽的开口处设置所述制冰器，所述水槽开口的大小与所述制冰器的大小匹配；所述制冰器的底部设置散热器，所述制冰器的顶部设置固定座；所述小瓶固定安装于所述固定座上，其顶端设置一个橡皮塞；所述橡皮塞中心设置一个穿孔，所述温度传感器的探头通过所述穿孔与所述小瓶内部的实验介质接触。

本发明技术方案的进一步限定为，所述实验器还包括一个注射器，所述制冰器上设置一个与所述水槽连通的小孔，所述注射器通过胶管穿过所述小孔与所述水槽连通。

进一步地：所述注射器的容积为20ml。

进一步地：所述小瓶的材质为亚克力。

本发明的另一技术方案为：一种水凝固与冰熔化的实验方法，按如下步骤进行：

（1）利用注射器6通过制冰器10上的孔向水槽5中注水，使水面距离水槽口约5mm至10mm；

（2）向小瓶4中注入水，将温度传感器3的探头穿过橡皮塞插入到小瓶4中，与小瓶内的水接触。

（3）接通电源，制冰器10开始制冰，观察小瓶4中水的物态变化和温度传感器采集的温度数据变化；

（4）待小瓶4中的水完全凝固成冰后，切断实验器电源，使其自然升温，观察此过程中水的物态变化和温度传感器采集的温度数据变化，待冰完全熔化成水，水的温度恢复到初始温度之后，实验完成；

（5）实验证明：水在凝固成冰的过程中，温度持续降低，当温度低于4℃，温度降低的速度变慢；冰自然升温过程中，温度先快速升高，达到0℃时，温度变化速度变慢，当温度为4℃左右时，小瓶子呈现冰水混合状态，待吸热一段时间后，冰完全熔化成水。

对本发明技术方案的进一步限定为，步骤（2）中注入小瓶4内的水不要超过小瓶4容积的一半

本发明的有益效果是：本发明所述的一种水凝固与冰熔化的实验器及其实验方法，结构简单，操作方便，观察直观，适合中学生操作；在实验过程中，方便使用自动化测试工具，自动记录温度变化数值，以及温度变化的图象规律，误差率小。

附图说明

图1为本发明实验器在实验过程中的连接示意图；

图2为本发明中所述的实验器的结构示意图；

图3为本发明所述的实验器的实验结果温度-时间曲线图。

其中：

1、计算机处理器；2、数据采集器；3、温度传感器；4、小瓶；5、水槽；

6、注射器；7、橡皮塞；8、散热器；9、电源适配器；10、制冰器。

具体实施方式

    实施例1

本实施例提供的一种水凝固与冰熔化的实验器，结构示意图如图2所示，包括水槽5、制冰器10、透明的小瓶4和温度传感器3。

水槽5的开口处设置制冰器10，水槽5开口的大小与所述制冰器10的大小匹配，制冰器10将水槽5的开口盖住。

制冰器10的底部设置散热器8，在制冰器工作时，散出热量，提高制冰器的工作效率；所述制冰器10的顶部设置固定座，并且在一角设置一个与水槽5连通的小孔，一个注射器6通过胶管穿过所述小孔与所述水槽5连通，使用注射器向水槽5中注入水，注射器10的容积为20ml。