模擬沙漠取水實(shí)驗(yàn)

廣東佛山市第一中學(xué)（528000） 梁愷驊 區(qū)偉璋 劉競(jìng)翔 梁家煒

模擬沙漠取水實(shí)驗(yàn)

廣東佛山市第一中學(xué)（528000） 梁愷驊 區(qū)偉璋 劉競(jìng)翔 梁家煒

【實(shí)驗(yàn)由來(lái)】學(xué)完高中地理必修二世界氣候類型后，我們了解到在熱帶沙漠氣候等沙漠地區(qū)降水極少，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，蒸發(fā)量大得驚人。因此在沙漠地區(qū)很少河流，甚至很少有出露地表的水源，生活在沙漠邊緣地區(qū)的居民或者是到沙漠科考、旅行的人經(jīng)常會(huì)遇到嚴(yán)重缺水的問(wèn)題。

缺水基本上等同于死亡！對(duì)于一些在連綿沙漠中迷失方向又快要斷水的人來(lái)說(shuō)，找水是一件最艱難又最急切的事。既然現(xiàn)成的水源奇缺，蒸發(fā)量又大得出奇，那我們能不能把大量蒸發(fā)的水汽重新收集起來(lái)為人所用呢？為此，我們主題活動(dòng)小組決定在小區(qū)附近的公園內(nèi)進(jìn)行模擬沙漠取水實(shí)驗(yàn)。

【實(shí)驗(yàn)材料】塑料桶1個(gè)，沙子若干，透明塑料薄膜1塊，小石頭1塊，水杯1個(gè)，繩子1條。

【實(shí)驗(yàn)原理】（下圖為實(shí)驗(yàn)?zāi)M圖）桶裝著沙土模擬沙漠地表環(huán)境。當(dāng)太陽(yáng)輻射透過(guò)透明塑料薄膜照射到沙土上，使沙中含的水蒸發(fā)后，被塑料薄膜阻隔，水汽逐漸遇冷凝結(jié)成大的水滴。薄膜上的石頭使薄膜向中間凹聚，水滴往中間聚合，最終滴向水杯，把水收集起來(lái)。

【實(shí)驗(yàn)價(jià)值】如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果成立，那么這個(gè)裝置可以應(yīng)用到實(shí)際中。如果某人在沙漠中艱難前進(jìn)，白天氣溫高太陽(yáng)毒，不適合行動(dòng)，應(yīng)該找個(gè)陰涼的地方休息，同時(shí)用此方法收集飲用的水，到黃昏或氣溫較低的時(shí)候再帶上水繼續(xù)前進(jìn)。

【實(shí)驗(yàn)步驟】

1． 在塑料桶中裝半桶沙，模擬沙漠環(huán)境。同時(shí)在沙子中放一個(gè)水杯，用于收集實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的水。

2． 在塑料桶口覆蓋一塊透明塑料薄膜，用繩子扎好避免漏氣。

3． 在水杯正上方的薄膜處放一塊小石頭使薄膜稍向下凹陷。

4． 將此裝置放在太陽(yáng)底下暴曬。

5． 將收集到的水用量筒量算。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】

【總結(jié)反思】這次模擬沙漠取水實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一個(gè)白天，所收集的水不足兩毫升，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不太理想。是什么原因?qū)е麓舜文M沙漠取水實(shí)驗(yàn)所獲取的水量偏少呢？我們推測(cè)，這其中必定有一些條件與沙漠地區(qū)的現(xiàn)實(shí)情況不同。經(jīng)過(guò)分析我們找到了以下可能的原因：

1．太陽(yáng)輻射強(qiáng)度有差異，蒸發(fā)量差異大。我們小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)當(dāng)天的天氣是晴間多云，太陽(yáng)輻射相對(duì)較少，與沙漠地區(qū)強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射有較大差別。實(shí)驗(yàn)當(dāng)天佛山太陽(yáng)輻射相對(duì)較弱，氣溫比起沙漠白晝的氣溫也是低得可憐，太陽(yáng)輻射也不能把水桶里面的沙子加熱到較高的溫度?？赡軙?huì)使沙子當(dāng)中的水分蒸發(fā)量大大降低，影響實(shí)驗(yàn)效果。

2．沙土顆粒不同，保水能力不一致。此次實(shí)驗(yàn)所用的材料是公園地面的沙土，與沙漠里的沙粒有所不同。雖然我們所用的沙土含水量較大，但是其保持水分的能力也更強(qiáng)；沙漠中沙粒雖然水分含量較少，但沙漠沙質(zhì)更為疏松，水分應(yīng)該更容易蒸發(fā)。兩者對(duì)于蒸發(fā)量大小的影響程度如何，限于實(shí)驗(yàn)條件，我們沒(méi)有深入研究。但我們推測(cè)沙土不同也是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想的重要原因。

3．實(shí)驗(yàn)材料影響集水效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后我們發(fā)現(xiàn)，在裝沙水桶的桶壁較為濕潤(rùn)。我們分析可能是實(shí)驗(yàn)所采用的水桶是塑料產(chǎn)品，水桶自身溫度比較低。水汽在桶壁就已經(jīng)遇冷凝結(jié)，影響了水汽的蒸發(fā)，阻礙了水的收集。我們推想，如果是在沙漠中，并沒(méi)有實(shí)驗(yàn)中桶壁的干擾（四周都是沙漠），四周溫度比較高，對(duì)整個(gè)收集過(guò)程沒(méi)有影響，反而有幫助，理論上應(yīng)該會(huì)提高水的收集效率。

【教師點(diǎn)評(píng)】

為加強(qiáng)學(xué)生課外探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，我校地理科組結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)要求，在地理必修部分每章書都涉及了一些課后主題探究活動(dòng)，供學(xué)生選擇實(shí)施（詳見(jiàn)《地理教育》2006年第1期李志偉老師論文《高中課改教與學(xué)若干問(wèn)題的探討》）。

本文是學(xué)生在學(xué)習(xí)完地理必修2《大氣運(yùn)動(dòng)》、《自然界的水循環(huán)》之后所完成的地理主題活動(dòng)作業(yè)。該活動(dòng)小組能從沙漠缺水的現(xiàn)狀出發(fā)，從收集被蒸發(fā)的水汽入手去嘗試解決沙漠水資源短缺的問(wèn)題，立意鮮明，方法巧妙。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，活動(dòng)小組收集的水量雖“不足2ml”，但已體現(xiàn)該沙漠取水方案有一定的可操作性。在活動(dòng)中，學(xué)生不僅明確了氣候、水循環(huán)等知識(shí)點(diǎn)，更將其靈活運(yùn)用到生活中，充分鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力；難能可貴的是該小組在活動(dòng)結(jié)束之后能進(jìn)一步進(jìn)行深入探討，對(duì)活動(dòng)方案進(jìn)行總結(jié)，提出沙漠取水的改進(jìn)建議，探究精神值得表?yè)P(yáng)。

(指導(dǎo)老師：蔡清輝)