這題目有兩個特色,第一是與大家的生活息息相關,任何人看了都不會覺得它是一個「書本上的事」。其次是省錢,在這個時代「省」已經是個潮流,不論是省錢、省能源、省錢省工的訣竅,都會吸引人注意。這個作品的設計概念很簡單,主要就是把我們平常在家裡用瓦斯爐燒開水時,可能影響到燒開水效率的幾個因素考慮進去,找出最有效率的組合。

 

 

X博士摘要說明】

  1. 使用電子溫度度,記錄加熱過程中溫度隨時間的變化
  2. 把容器形狀、裝的水量多少、瓦斯爐火力大小、加蓋與否做出各個變因的組合。
  3. 設計了「等效時間」與「30~90度」兩個判斷標準。

 

 

53屆物理科作品
題目:燒半壺不如燒一壺-影響瓦斯爐加熱效果變因之研究
作者:桃園縣私立復旦高級中學(附設國中)同學們

 

【摘要(原文)
將水加熱的過程中,會受到容器大小、容器形狀、水量及火力大小等因素,影響使用能源的多寡。因此將這些種種變因做組合,研究將水加熱時間的變化,並利用實驗找出最節省能源的方法。實驗結果:我們發現一次燒一整鍋的水,會比裝半鍋分兩次燒加起來的燃料還要少。但有時候如果使用小火慢慢燒,會比用大火快燒省下更多的能量。

 

X博士步驟說明】

買來以下規格的鍋子,每個鍋子的材料都是相同的。

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因為從水龍頭裝出來的水溫度都不一定相同,而每次水沸騰的溫度也未必剛好100C,所以用溫度30C升到90C 的時間差做基準。

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列出所有可以做的實驗

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接下來要注意一下。作者們把「4500C.C.的水,從30C加熱到90C的時間」做為基準,作者們也想知道像是把4500C.C.分成三次1500C.C.來燒的結果,會不會比較節省瓦斯。因此設計了一個叫做「等效時間」的參數。也就是用

A: 加熱4500C.C.的時間

B: 加熱3000C.C.的時間×1.5

C: 加熱1500C.C.的時間×3

D: 加熱1000C.C.的時間×4.5

E: 加熱500C.C.的時間×9

來做比較。

投影片4

另外,作者們也用排水集氣法,量出瓦斯爐轉到大、中、小火時,每秒鐘消耗的瓦斯量。想知道瓦斯消耗量是為了在最後,是為了可以把每C.C.瓦斯提供多少熱量計算出來。

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作者們有幾項結論

  1. 燒水時水裝得越多,越節省瓦斯。
  2. 加蓋子比較省瓦斯。
  3. 排除掉「怎麼燒都燒不開的例子」的話,瓦斯爐開小火慢慢燒比較省瓦斯。

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以下是評審給的評語

瓦斯燒開水 

X博士評語】

能與大多數人生活有關的題目總是比較能吸引大家注意。熱學的實驗非常容易受到環境的影響,像是氣溫就是一個我們無法掌握,卻又是會影響實驗的一個變因。科展實驗大多是利用同學們課餘時間在進行,這個作品中有些實驗燒開水一燒就要半個小時,全部的實驗做完恐怕已經過了兩、三個月,氣溫早已經有明顯變化。但這一點是可以歸類為「無法排除的變因」,作者們也在文章中有自行提出。X博士讚同評審所說,這個作品只要運用現有的數據,就可以針對其中所包含的物理變因做更精緻的討論。像是作品中長鍋與扁鍋是兩個極端的鍋形,配合上大火與小火這兩種火力的組合,應該可以做出更多的討論。