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探究不同材料的保温性能

——物理研究性课题

小组成员:庄小池(组长),丘涛,禤智东,邓思欣,罗艳君

摘要:

我们的初衷主要是为了寻找一种保温性能强且生活中常见的材料。

对于“研究材料的保温性”这一课题,我们小组准备了三个阶段进行研究:

  • 1、对各类保温常见的保温材料进行分析分类,讨论应该如何去做这样的一个课题。

  • 2、 5个组员分别到商场,家中,野外去找资料,去做实验,在找资料和做实验的过程 中记录下有关的数据以及探究过程中遇到的问题,在日后的小组讨论中提出。

  • 3、在后期的研究性学习中对资料和实验进行总结,分析对错,解决提出问题,写好 研究性报告。

关键词: 保温性,热量散失

引言:

在现代化技术快速发展与应用的今天,材料科学受到越来越多的重视,而材料的保温 性也具有一定的实际应用价值。保温材料涉及我们的生活,生产等多个方面,而且具有很 大的发展空间,如何根据实际需要选择保温材料对经济,生活,社会的发展至关重要。

正文:

为了研究我们的课题,我们收集有关的资料,调查一下常用的保温材料有哪几种。我 们还到图书馆中去查阅有关的资料,上网查找相关资讯,并对网上及图书中的相关资料进 行初步分析,我们发现材料的保温性涉及面非常广泛。其中不乏高科技材料在尖端领域如 航天、军事等的应用。但是由于技术与知识面的局限性,所以我们只能对普通的保温材料 进行调查和研究,找来有关的而且规格差不多的生活用品(这为了减少在实验之中产生的 误差)进行初步的探究。

在实验方法上我们采用将70℃的水一次倒进9种不同材料制成的容器之中(每一容器内 悬吊一个标准温度计,为了方便随时观察水温变化),我们经讨论决定不对容器加盖子, 这是因为使它们的散热快一些,使数据的差别更大一些,从而更好地进行比较。同时我们 每隔5分钟对温度计进行读数,并且进行记录。

在研究的开始阶段,我们在实验中想到以下可能发生的错误点和难点:

  • 1、于容器自身的结构特点如敞口大小不同,使得即使是同一材料其保温性测得的数 据存在着很大差别。

  • 2、此实验中对水量及测试的水温范围没有统一,也影响了组间数据交流时的可比 性。

  • 3、如果只用一支温度计去测9个容器的温度时,又会造成有误差。

  • 4、如果分开一只只杯去做实验的话,最少要用8小时。

  • 5、如果不同一地点做的话又会有误差。

  • 6、每只杯之间是否应该隔开一大段距离。

针对以上问题,我们进行了小组讨论。在讨论中,组员们热情很高,在利用课余时间

查找资料分析的基础上,提出了一些新的见解,经过初步的实验验证,我们定下了以下解 决方案:

  • 1、为了减小对流对实验的影响,我们在一个不透风的房子了进行实验,再测定水温随时

  • 间的变化。

  • 2、为了使数据增强可比性,我们规定各容器装入的水量均为300ml,对水温在70℃的范

  • 围进行了测定。

    • 3、我们一共买了9支温度计来测温度。

    • 4、我们安排了3个同学在同一地点去做实验。

    • 5、我们将杯与杯之间间隔开1米距离。

实验报告

实验名称:探究不同材料的保温性能

实验依据:对体积厚度相似的用不同材料制成的杯子可以进行实验设计,研究初温相等的 热水盛放在不同材料制成的容器时,在冷却过程中水的温度随时间的变化,并 将此变化用图线表示,以比较不同材料的保温性能。

实验理论:热交换三方式:对流,辐射,传导

杯的热交换方式主要:对流

我们从参考资料中得知:透明覆盖物对不同波长的光线透过率不同,一般紫外线的透 过率是聚乙稀薄膜﹥聚氯乙烯薄膜﹥玻璃;可见光的透光率是聚氯乙烯薄膜﹥玻璃﹥聚乙 烯薄膜;红外线透光率最高,其中聚乙烯薄膜﹥聚氯乙烯薄膜﹥玻璃。但聚乙烯薄膜对红 外线透光率高,其保温性不及聚氯乙烯薄膜,更不如玻璃保温能力高。因此,生产上多选 用聚乙烯保温复合薄膜,以增强保温性能。暖水瓶(杯)内有瓶胆,瓶胆为双层,中间的空 气被抽去,可以减少热的传导;瓶胆壁内外涂有银白色发亮物质,可以减少热的辐射;瓶 胆口有软木或泡沫塑料塞,它们是热的不良导体,既能减少热的传导,又能阻止瓶口的空 气以对流方式带走瓶内水的热量。

实验记录:

时间
材料
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
瓦杯 70 60.5 51 46.5 43 40.5 38 35.5 36 33
钢铁杯 70 67 57 51.5 48 44.5 42 38.5 38 36
纸杯 70 65 58 52 48.5 45 42 40 38 36
玻璃杯 70 63 56 50 46.5 43.5 41 37.5 36.5 35.5
塑料杯 70 64 60 54 52 47 45 43 41 39
陶瓷杯 70 64 58 52 48.5 46 43 42 39 37
胶杯 70 61 57 57 49 44.9 43 40.8 38
不锈钢 70 65 59 56 52.2 49.5 46.2 44.5 42.8
铁 70 67 62 57 53.2 50.2 47 45 43
树叶[ 新材料 70 63 56.9 51.4 47 43.9 41

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