【BOSON】冰雪融化实验及BOSON防水温度传感器试用（中）

今天继续冰雪融化实验记录。
同样只有一个方向，不确定会达到什么样的目标。
边实验边思考吧。

实验目标：

试用BOSON防水温度传感器

探索BOSON防水温度传感器的应用环境

尝试找出（掌控板下）BOSON防水温度传感器数据与温度值之间的关系

【实验反思】

【1】昨天对冰雪融化的温度相对稳定有了一些认识，在昨天的实验中，温度计记录的数据一直稳定在-1.2（分度值为1，0.2为估值）。

1、一般把冰水混合物作为0℃的温度参考，要注意的是，在实验室中一般测得的冰水混合物温度在0-4摄氏度左右，而不是0℃。
2、冰水混合物的温度，在一个标准大气压下是0℃。当压强增大或减小时，会发生变化。变化的规律是，压强变大，冰的熔点降低，也就是冰水混合物的温度降低。
3、在一个标准大气压下，冰（水）的熔点（凝固点）为0°C，当水在凝固，冰在熔化时，就是冰水混合物的状态，晶体在熔化和凝固时温度保持不变，所以冰水混合物的温度一直是0°C。

【2】尝试掌控板下数据与温度建立联系要更多的数据支撑，需要一直测试到水沸腾。

这部分内容后面继续进行。（同时只有一个传感器得到的数据也只是参考，不同传感器的读数可能有误差。）

【3】从资料中看BOSON的模块可以进行很多科学探究实验，我这里测试冰水温度读数与理论上的巨大差异来自哪里。

【4】火箭老师提到可以在后面实验中顺便测试下水的比热容，有没有可能实现。

从实验中，我获取了哪些收获。

【一】对温度计有了更多认识。

根据下面的资料，我从实验室中取的这支温度计量程-5-100，是煤油温度计。

实验室仪器相对精度较高，所测数据可信。

【关于温度计】

酒精温度计

酒精 温度计，是利用酒精 热胀冷缩的性质制成的温度计。在1个标准大气压下，酒精温度计所能测量的最高温度一般为78℃。因为酒精在1个标准大气压下，其沸点是78℃。但是温度计内压强一般都高于1标准大气压，所以有一些酒精温度计的 量程大于78度。在北方寒冷的季节通常会使用酒精温度计来测量温度，这是因为水银的凝点是-39℃，在寒冷地区可能会因为气温太低而使水银凝固，无法进行正常的温度测量。 而酒精的凝点是-114℃，不必担心这个问题。　　由于酒精安全性比水银好，其78℃的上限和-114℃的下限完全能满足测量体温和气温的要求，但由于酒精温度计的误差比水银温度计大，因此，在量体温等要求酒精温度计比较精确的场合时，仍然主要用水银温度计。

煤油温度计

工作物质是  煤油  沸点  一般高于150℃  凝固点   低于-30℃

煤油温度计的工作物质是 煤油，它的 沸点一般高于150℃， 凝固点低于-30℃。所以煤油温度计的量度范围约为-30℃～150℃。因酒精的沸点是78℃，凝固点是-117℃， 酒精温度计能比煤油温度计测更低的温度，但高于78℃的温度它就不能测定了。 水银温度计的范围是-39摄氏度—357摄氏度。

目前市面上出售的家用气温计多为煤油温度计。它的分度值较大，多为1℃，因此不能作精确的测量。

使用注意事项：
①首先要选择测温范围合适的 温度计，防止被测物体温度过高时，液柱将温度计胀裂。若无法估计被测物体的温度，则应先用测温范围较大的温度计，然后再挑选合适的温度计，并使其最小分度能符合实验精确度的要求。为减小温度计对实验系统的影响，要求实验系统应有足够大的热容量，这样才能得出较准确的实验结果。
③在测温时，必须使温度计的感温泡与被测物体充分接触。如果测量液体的温度，则感温泡应全都浸没在液体中，而且不能与容器的底、壁相碰（因容器的温度往往与盛放液体的温度有差别）。
③在读数时，要待温度计中的液面高度不再变化才能进行，并且温度计不能离开被测物体，人的视线要跟液柱面相平。普通液体温度计的最小分度值为1℃或0．5℃。一般情况下不需要估读出小于最小刻度的数值。
④不能将温度计当作搅拌器使用，以免碰破感温泡。使用完毕应把温度计外壁用软布擦干净并小心轻放于盒内，防止磕碰。由于煤油温度计不同于水银温度计，使用前后都不能甩，以免读数不准。

【二】BOSON防水温度模块和OLED屏的使用

我发现昨天的使用中出现了重大错误。

对BOSON  OLED屏设备的使用没有看到下面说明。

昨天的图片，用的是i11,对应的是另一个温度模块，而不是防水温度模块：


今天的图片，改正正确的i19，在冰水中读数0.8，虽然与温度计有一些误差，但是对于小朋友在不是很严格的科学探究实验中使用，也可以了：


所以今天的实验中也记录了BOSON防水传感器的数据。
【三】实验记录与分析
一、
下面两张是上午9：35的照片，温度计读数-0.2。
(早上9：35第一次观测，掌控板显示异常数据，从311-1186跳动，重新上电后正常。不知何故。)
经过一夜的自然融化，还有少量冰雪浮在水面。



二、
到11：48，只有极少量未融浮在表面，而温度计的读数也达到0.5（液泡在中间）。
【估计液面温度要比中间稍低一些了。】
今天多云，11：50时室温7，气压1022.5mb。


三、
11：57测试
测试液面部分（有少量冰雪）温度0，中间部分温度0.8。
验证了我前面的推测是正确的。

四、

12：50 表面冰雪已完全融化，液面温度0，中间温度1。实验进入尾声。（传感器温度在下面记录中，这些数据将为后面实验做准备。）

【冰浮在水面相关资料】

纯水在4℃时的密度是1g/cm3次方,这表明4℃时,体积为1的纯水的质量是1g.即4℃时水的密度最大。

冰的密度比水小.将冰的晶体中排列开的分子与液态水中密集的分子相比较,冰中较稳定的氢键的形成使得分子“伸开手臂”,密度减小,所以浮在水面上.
意义：水是生命的溶剂,许多代谢和生命活动都是在水中进行,生命活动离不开水.

冰的密度是900千克每立方米，水是1000千克每立方米，由于阿基米德原理，物体在液体中受到的浮力等于它所排开液体所受到的重力，所以水结成冰以后就浮在水面上了.

用氢键解释为什么冰浮在水面上。

冰具有四面体的晶体结构。这个四面体是通过氢键形成的，这种通过氢键形成的定向有序排列，空间利用率较小，冰密度小。 水溶解时拆散氢键，无序排列，水分子可以由一个四面体的微晶进入另一微晶中去，密度就增大了。

BOSON防水温度传感器应用方向举例：
(1) 探究土壤温度对种子发芽率的影响

样例说明：将相同数量的同一作物的种子分别种在两个盆中，通过显示器读取两盆的土壤温度，从而控制两盆土壤温度值始终不同，探究两种情况下种子的发芽情况。

元件清单：防水温度传感器；电源主板-单路；显示屏模块。

连线图：

(2) 粮仓温湿度检测

样例说明：粮仓粮食安全储藏的主要参数是粮仓的温度和湿度，这两者之间又是互相关联的。粮食在正常储藏过程中，含水量一般在12%以下是安全状态，不会产生温度突变，一旦粮仓进水、结露等使粮食的含水量达到20%以上时，就会使粮食受潮，胚芽萌发，新陈代谢加快而产生呼吸热，使局部粮食温度突然升高，当温度高于22°C时，必然引起粮食“发烧”和霉变，并可能形成连锁反应，从而造成不可挽回的损失。因此有必要检测粮食温度。当温度传感器感受到粮食内温度时，当温度高于22°C时，自动开启风扇、点亮小灯并报警。而当湿度传感器感受到粮食内湿度高于20%时，自动点亮小灯并报警。

元件清单：防水温度传感器；空气湿度传感器；电源主板-三路；阈值模块；分支模块；逻辑“或”模块；风扇模块；LED模块；蜂鸣器模块。

连线图：

(3) 液体温度检测仪

样例说明：防水温度传感器测量液体温度值，micro:bit读取测量结果并将温度显示在LED点阵上。

元件清单：防水温度传感器；Micro:bit；Micro:bit BOSON扩展板。

连线图：

【实验小结】

1、今天实验是昨天实验的延续。对昨天的结论进一步确认。

2、冰雪融化时液体不同位置温度有差异，本实验观测中，冰浮在表面，液面温度低一些。

【延伸设想】

用micro:bit和Arduino板子进行冰雪融化实验并探索boson防水传感器的应用。

加热液体至沸腾，并进行数据与温度关系的探索。

因为传感器样本少的原因结论科学严谨程度不够，不过不进行尝试却是没有收获的。

今天先这样了，因为不是物理老师，所以其中难免有错误之处，欢迎批评指正。

明天继续。

读了冰雪融化实验文章，学习到科学探究过程！赞