水開了～強強滾的秘訣

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1、第 1 頁，共 12 頁 水開強強滾的秘訣高小組 第二名縣 市：台市校 名：雨農國小作 者：陳其雍、邱俊旺陳宏、彥佑指導教師：文杰姓名：陳其雍 生日：7711月30日、興趣：運動、交友、電玩。 感想：加這次科展，我知道如何和伙伴們合作設計、進實驗，並解熱傳導的原 。而收穫最大的是：由實驗結果發現瓦斯火焰的最佳熱效點；完整的與， 讓我們很有成就感。姓名：邱俊旺 生日：7710月31日、生肖屬、天蠍座 簡介：現就於臺市士區雨農國小五二班。我的興趣是打球、玩電腦、看書。三 級首次加科展，獲得研究精神獎，這次五級三加，獲得臺市特優，全國第 二名，對我真是莫大的鼓。姓名：陳宏 生日：787月24日 簡介

2、：目前就雨農國小五級，爸爸、媽媽都在教書。個性活潑好動，最喜歡的科目 是電腦和自然，常把東西給解體，有時也會玩電腦玩得忘神。我從三級就開始做 科展，這次科展能在應用科學組得到二名，讓我體會到要努才會成功。希望我們的發 現能帶給人貢獻。第 2 頁，共 12 頁姓名：彥佑 簡介：就雨農國小喜歡上電腦、音和體育課,還有一節課是我最喜歡的,就是下 課。這次我和同學一同做科展,由師指導,花很多時間,當我們得知獲得全國第貳 名時,我們有出的高興,因為辛苦終於有美好的收獲。關鍵詞：集熱鍋、瓦斯熱效點、集熱片、熱傳導、節約瓦斯能源一、研究動機尋找新能源和減少環境污染一直是科學家致研究的方向。雖然太陽能、核 能

3、、風能等的研究的確可為人能源的開發帶新希望，但我們能從身邊做起節約 能源將是既方又可的方法。假如每個家庭都因正確地使用瓦斯或用適當 的具而達到節約瓦斯的效果，積少成多，那就太有意義。去我們對散熱片的研 究中得知：散熱器是用熱傳導的原，透過它將熱比較多的一端快速的傳到熱比 較少的另一端。也就是氣機背後的片是將熱由內部往外面傳，而熱水器的片是 將外面的熱吸收進。 這就有趣，因為平常我們看到媽媽在廚房煮開水時，火要開得大，水才容煮開。那 麼是否可以用去研究的結果設計一個吸熱效果佳的鍋子，這麼一火既可瓦 斯，又會費時間。是一舉得嗎？二、研究目的(一)解瓦斯火大小與瓦斯消耗的關係(二)解鍋子與口高與瓦斯

4、消耗的關係(三)能否從火大小與鍋子高找出火最佳的熱效點(四)探討同型式的集熱架與瓦斯消耗的關係(五)探討同型式的集熱鍋與瓦斯消耗的關係()根據所發現的結果，能能設計出既能源又能時間的具和鍋具三、研究器材名稱規格備註圖樣集熱架(低)內徑20cm，高5cm鐵製集熱架(高)內徑20cm，高10cm鐵製瓦斯架(一般)內徑20cm，高7cm鐵製集熱鍋(0圈)鍋子： 半徑10cm，高15cm鏽鋼製第 3 頁，共 12 頁四、研究步驟：一、定義 (一)火焰大小：以外圈（圈火焰）與內圈（一圈火焰）共三圈都有火焰的情形下：1. 1.大火：火開到最大時的火燄高2. 2.中火：大火高的二分之一3. 3.小火：中火高

5、的二分之一(二)距火的高：以火焰的頂端做為基準：1. 1.高：高出火燄頂端的二分之一的位置2. 2.中等高：火燄頂端的位置3. 3.低：火燄中心的位置二、過程與步驟 (二)研究方法實驗一從調整瓦斯火的大小能能看出所需時間與瓦斯的消耗之間的關係1.方法：集熱鍋(2圈)鍋子： 半徑10cm，高15cm 集熱片：半徑2、 4cm，高2cm鏽鋼製集熱鍋(4圈)鍋子： 半徑10cm，高15cm集熱片：半徑2、4、 6、8cm，高2cm鏽鋼製鐵鍋鍋子： 半徑10cm，高10cm鐵製瓦斯一般嘴型式 溫計酒精 計時器碼表 第 4 頁，共 12 頁(1)將1000cc的水倒入空鍋內再用溫計好水溫並記下(2)把裝

6、有水的鍋子放到瓦斯上，並將火開到大火的刻上(3)記每分鐘的溫變化，沸騰時所需的時間與所需瓦斯(4)將火分別改以中火及小火，並重複13的步驟表1-1：同火燄大小所需時間與瓦斯消耗記表2.結果：(1)火燄的大小會改變水沸騰的時間以及所消耗的瓦斯。(2)火燄開得越大，所需要的時間就越短(3)火燄越大，瓦斯的消耗也越大(如圖1-1)。(4)大火幫水溫上升的速要比中、小火快。(5)時與瓦斯是沒有辦法同時達到，只能夠依使用者的方去做選擇。實驗二從調整鍋子與口的高能能看出所需時間與瓦斯的消耗之間的關係1.方法：(1)將1000cc的水倒入空鍋內再用溫計好水溫並記下(2)把裝有水的鍋子放到瓦斯上(3)將火分別

7、調至大、中、小火(4)調整鍋子的高為上限高、中等高與下限高，分別實驗之如表2-1計三組九項實 驗(5)記各項實驗每分鐘溫的變化，沸騰時所需的時間及所需瓦斯(6)依實驗結果分別製圖，再予以重疊，求出最想的鍋子高、瓦斯消耗及 所需時間三者之關係圖火燄大 火中火小火初溫222222所需總時間459所需瓦斯372624第 5 頁，共 12 頁表2-1：火燄大小與鍋子高所耗之瓦斯與時間記表2.結果：(1)無大、中、小火，鍋子距火越高，所消耗的瓦斯越大，距越低則越瓦 斯(2)無大、中、小火，鍋子距火越高，所花的時間越多，距越低則越時間(3)以相同的高看(如都以中等高看大、中、小火)，大火的瓦斯消耗雖然比

8、小火得多，過在時間上卻是節少。實驗三：探討鍋子高與火大小者在煮開水時所需的時間與對瓦斯的消耗 之間有何種關係1.討：(1)我們可以從以上三張的圖表中看出，隨著鍋子高的低，所需時間與瓦斯消 耗的交叉點會逐漸的向左以及向下移動：(2)經過重疊後所成的趨勢線可以從座標軸的轉換看出它們之間的關係：a. a.火的大小沒有改變，想要煮開一鍋水的話，鍋子距火越高，所消耗的瓦斯 就越大，相反的距越低則越瓦斯，如圖3-1：b. b.這種關係也可以從改變成另一種座標的角看，火大小沒有改變，想要煮開一 鍋水的話，鍋子距火越高，所耗的時間就越長，距越低則越時間，如圖3-2：圖高上限高中等高下限高火燄大小大火中火小火大

9、火中火小火大火中火小火初溫222222222222222222所需總時間4610.933.94.593.747.69所需瓦斯 37.65 31.530362624342220.5第 6 頁，共 12 頁2.結果：(1)從實驗結果得知大火時間，小火瓦斯；高低則瓦斯又時間，而高高既 耗瓦斯又耗時間如此可以看出火燄最佳的熱效位置在火燄的中間，也就是管鍋 子在瓦斯的何種高，只要將火高的中央調整到鍋子的底部，就可以達到最好的 效。(2)以瓦斯的觀點看的話，就要將火儘調小，而且也要將鍋子的高調到火燄 的中心位置；以時間的角看的話，就要把火調到最大，同樣的也要將鍋子的 高調到火燄的中心(3)節瓦斯與節時間其

10、實是可以同時考慮而全其美實驗四在燒開一鍋水時，讓多餘的熱散去能能節瓦斯的消耗1.方法：(1)將2000cc的水倒入空鍋內再用溫計好水溫並記下(2)再把裝有水的鍋子分別放在一般瓦斯、高的集熱環及與集熱環等高的空架上(3)以大火及下限高分別測並記三組同架所需時間及瓦斯表4-1：同架之所需時間及瓦斯消耗記表第 7 頁，共 12 頁2.結果：(1)從表4-1可以看出，有加集熱環的鍋子能有效的把瓦斯的熱集中起，僅提高熱效 ，又能節時間(2)一般的瓦斯架由於靠近火源，雖然是在最佳的高，但因火集中也會有錯的效 果。(3)與集熱架等高的空架子雖然在最佳熱效點，但因熱源無法集中使得效果大減(4)能夠將鍋子擺在火

11、的最佳熱效點同時又將多餘的熱集中起的話，就能夠達到 時又能源的效果。(5)管是大火或小火在時間的節上依序是有集熱架(最時) 一般瓦斯架(次之) 與集熱架等高的空架(費時)(6)而在瓦斯的消耗上依序是有集熱架(最) 一般瓦斯架(次之) 與集熱架等高的空架3.討：(1)有加集熱架的鍋子在剛開始的時後溫上升較慢，可能是集熱架本身吸收部分的 熱。但是由於集熱架又能夠將熱能集中到鍋子底部，致於散失到空氣中，等到集熱架 吸收足夠的熱之後，此時集熱的效果會出現。因此在過一分多鐘之後，原本溫 後的情形也得到改善，甚至超過一般傳統的架。(2)一般的瓦斯在燃燒的過程中有一部分的熱會直接加熱到鍋子上，但也有少的熱會

12、 失到空氣中。所以光是調高火燄導致消耗多的瓦斯，還如讓有限的瓦斯做有效 的使用。實驗五在燒開一鍋水時，增加鍋子與水接觸的面積能能節瓦斯的消耗1.方法：(1)將2000cc的水倒入集熱鍋(0圈)內再用溫計好水溫並記下(2)依瓦斯架的高調整火的火燄到最佳位置(鍋底在火燄的中心位置)(3)記每分鐘的溫變化，並將沸騰時所需時間及瓦斯記下(4)分別改以圈及四圈的集熱鍋重複13的步驟表5-1：同集熱鍋之所需時間及瓦斯消耗記表第 8 頁，共 12 頁受熱面積集熱鍋底部的面積（集熱片之面積 ）2.結果：(1)在受熱面積的計算上，對鍋子本身而言由於熱源多集中在底部，火燄通常都沒有將側 邊包住，所以只計算底部內側

13、的面積。而至於集熱圈本身由於是面都有接觸到水，所 以受熱面積要乘以(2)小火在節瓦斯方面：四圈(約節9.18%)圈(約節6.12%)圈(3)小火在時間節方面：四圈(約節7.12%)圈(約節6.47%)圈(4)大火在節瓦斯方面：四圈(約節14.52%)圈(約節4.84%)圈(5)大火在時間節方面：四圈(約節6.69%)圈的(約節1.2%)圈(6)雖然四圈大火的瓦斯效果最高(14.52%)，但由於是在大火的條件下比的，所以瓦斯 消耗上(53)還是沒有比四圈小火(44.5)要得。所以(7)小火可以瓦斯，但要是再加上四圈集熱片的話，將會瓦斯；同樣的大火可以節 時間，再加上四圈集熱片的話，也將會時間。3

14、.討：(1)從去散熱器的研究中得知同的屬對於熱傳導的速也會同、透過散熱第 9 頁，共 12 頁 器中的散熱片可以使熱快速的散出得到溫的效果、散熱片的越多散熱的效果 就越好所以管是集熱器也好，散熱器也好，基本上都是將熱由多的一方向少的一 方，所同的在於散熱器是將內部的散發出去，內部的溫要比外面高，而集熱器則是 將外部的熱收集進，因此外面的溫就要比內部高。而器具(散/集熱器)本身則是做為 熱在通的場所而已，但影響熱動的因素又很多，包括材質、面積、角、片 等。(2)本實驗採較分析的增加吸熱面積的方向設計集熱鍋，也就是希望能從增 加熱動面積的方式加快收集外部瓦斯上的熱，這樣一也可以用增加瓦斯的消 耗(用將火開大)就能達到提高吸熱的效果。(3)從實驗的結果可看出所節的瓦斯並會隨著受熱的面積增加而呈等比的增 加，但我們想這應該還有再節的空間，因為從去散熱器的研究結果中知道個 散熱器的散熱片面積相同的情況下，多而小片的散熱器的散熱效果要優於少而大片的散 熱器。因此將四圈集熱片的高低並讓圈增加的話，應該會有佳的效果。實驗根據所發現的結果能否組合出既能源又能時間的工具1.方法：(1)將2000cc的水倒入內部有四圈集熱片的集熱鍋內再用溫計好水溫並記下(2)將瓦斯的固定架移去，改以集熱環(高)代替(3)再根據活動三之探討的結果，將