描述

甚至學(xué)齡前兒童都知道冰會(huì)融化成液態(tài)水，液態(tài)水在加熱時(shí)會(huì)變成蒸汽。但是你知道是什么導(dǎo)致了這種從固態(tài)到液態(tài)再到氣態(tài)的相變嗎？請(qǐng)看唯一的潛熱——物質(zhì)在其相變過(guò)程中吸收或釋放的熱能。但它的意義遠(yuǎn)不止于此。當(dāng)這種能量引起相變時(shí)，會(huì)發(fā)生一些非常有趣的事情。想知道會(huì)發(fā)生什么，跳上船和我們一起做今天的實(shí)驗(yàn)吧！

為了執(zhí)行今天的實(shí)驗(yàn)，我們將使用 Dabble（我們內(nèi)部開(kāi)發(fā)的移動(dòng)應(yīng)用程序，可將您的智能手機(jī)轉(zhuǎn)換為眾多虛擬盾牌）數(shù)據(jù)記錄器。您可以從Google Play下載 Dabble 。

準(zhǔn)備好，設(shè)置，加熱！

第 1 步：所需組件列表

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硬件

• 生機(jī)勃勃

• 溫度傳感器（DS18B20 | 防水）

• HC05藍(lán)牙模塊

• 公對(duì)母跨接電纜 20cm

• 冰

• 安裝了 Dabble 的智能手機(jī)

軟件

• 玩水

• PictoBlox公司

第 2 步：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的動(dòng)機(jī)

進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)的原因：

• 了解潛熱

• 看看Dabble的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄器模塊

第 3 步：電路

讓我們首先建立聯(lián)系：

• 取出 DS18B20 防水溫度傳感器并將其信號(hào)引腳連接到 evive 的數(shù)字引腳 5。

• 將防水溫度傳感器的VCC和GND引腳分別連接到evive的VCC和GND引腳。

• 在信號(hào)引腳和溫度傳感器的 VCC 之間連接一個(gè) 4.7 kΩ 電阻。

• 連接 HC-05 藍(lán)牙模塊。

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第 4 步：編寫(xiě)代碼

PictoBlox 是一款基于 Scratch 3.0 的圖形化編程軟件，可以讓學(xué)習(xí)編程變得簡(jiǎn)單有趣。它允許您連接和控制 evive 與您的計(jì)算機(jī)，甚至可以將代碼上傳到它。您可以從這里下載 PictoBlox 。

將以下 PictoBlox 腳本上傳到 evive。

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第 5 步：設(shè)置實(shí)驗(yàn)

完成連接后，打開(kāi) evive 并向下滑動(dòng) Slideswitch1。

在您的智能手機(jī)上打開(kāi) Dabble，然后選擇 IoT 模塊。

從 IoT 模塊打開(kāi)數(shù)據(jù)記錄器。

該模塊將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在一個(gè).CSV 文件中，我們可以直接在智能手機(jī)上訪問(wèn)該文件，也可以將文件發(fā)送到桌面。

現(xiàn)在拿一個(gè)電熱水壺或任何其他加熱設(shè)備，并在其中裝滿冰塊。

將防水溫度傳感器放入水壺中。

然后向上滑動(dòng)滑動(dòng)開(kāi)關(guān) 1 并打開(kāi)電熱水壺。

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第 6 步：觀察：

數(shù)據(jù)記錄器實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)。你可以在屏幕上看到它。使用此模塊可以在我們的智能手機(jī)上監(jiān)控或查看任何數(shù)據(jù)。

您將觀察到以下情況：

• 加熱冰塊時(shí)，溫度最初會(huì)升高，這可以在 evive 的 TFT 顯示屏以及您的智能手機(jī)屏幕上觀察到。

• 一旦溫度達(dá)到 0°C，即使向水壺提供能量，溫度也不再升高，直到冰完全融化。

• 一旦冰完全融化并變成水，溫度就會(huì)再次開(kāi)始升高。

• 現(xiàn)在水在 100°C 開(kāi)始沸騰，溫度再次保持恒定，直到水完全蒸發(fā)。

第 7 步：了解潛熱

下載由數(shù)據(jù)記錄器生成的 CSV 文件并在您的計(jì)算機(jī)中打開(kāi)它。

使用數(shù)據(jù)記錄器收集的數(shù)據(jù)繪制溫度 v/s 時(shí)間圖。圖形看起來(lái)類(lèi)似于給定的圖像：

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您會(huì)觀察到圖形在兩點(diǎn)處是直的：

• 0℃

• 100℃

當(dāng)我們開(kāi)始加熱冰時(shí)，分子開(kāi)始振動(dòng)導(dǎo)致溫度升高。一旦溫度達(dá)到 0°C，分子就會(huì)劇烈振動(dòng)，以至于它們之間的吸引力變?nèi)酰鼈冮_(kāi)始遠(yuǎn)離。這一直持續(xù)到冰完全從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)即水。

在整個(gè)過(guò)程中，所有的熱能都用于融化冰。這就是溫度保持恒定的原因。

這種不被視為溫度變化的能量稱為潛熱。它是物質(zhì)在其相變過(guò)程中吸收或釋放的熱能，而溫度沒(méi)有任何變化。潛熱也稱為隱熱。

用于將相從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的能量稱為聚變潛熱。而這一點(diǎn)據(jù)說(shuō)是冰的融化。

一旦冰完全變成水，溫度就會(huì)再次開(kāi)始升高。一旦溫度達(dá)到 100°C，分子再次劇烈振動(dòng)，氫和氧之間的共價(jià)鍵開(kāi)始斷裂，從而轉(zhuǎn)化為蒸汽。這里給出的所有能量都用于將水轉(zhuǎn)化為蒸汽，從而保持溫度恒定。這種能量稱為汽化潛熱。而這一點(diǎn)據(jù)說(shuō)就是水的沸點(diǎn)。

第 8 步：結(jié)論

有了這個(gè)，您現(xiàn)在就了解了潛熱的基礎(chǔ)知識(shí)！如果您愿意，可以在互聯(lián)網(wǎng)上查找更多相關(guān)信息。快樂(lè)學(xué)習(xí)！

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