張禾川
在炎熱的夏天,大家都會選擇穿淺顏色的衣服,因為淺顏色的衣服不太吸熱,涼快。但實際上,如果在室內(nèi),相同質(zhì)地相同款式的衣服,還是深色的衣服穿起來顯得更涼快一些。原因就是深色的衣服 ,雖然吸熱快,散熱也快?!拔矬w吸熱本領與顏色的關系”在我們生活中處處可見。為了更好地探究這兩者的關系,我設計了這款“新型數(shù)顯示式顏色體熱能效應實驗裝置”,它能很直觀地用數(shù)字顯示出不同顏色的物體吸(散)熱情況。
那么這款裝置具體如何操作呢?首先制作一個16cm×32cm×45cm的木箱子,并在頂端左右裝兩個白熾燈作為光(熱)源,底端安裝左右兩個數(shù)字式溫度顯示器,提供了更為相同的外部環(huán)境,減少空氣對流等對受熱物質(zhì)產(chǎn)生的干擾,又自制了木架子并配以相同光源。然后將不同顏色的物體分別與數(shù)字式溫度顯示器相連接(用電子數(shù)字式進行定量式即時顯示,使其科學性與直觀性更強)。最后,當打開光源時,就可以從數(shù)字式溫度顯示器讀出不同顏色的物體的吸熱數(shù)據(jù)。當關閉燈源時,我們也可以從左右兩個數(shù)字式溫度顯示器讀出不同顏色物體的散熱快慢狀況。
我用這款裝置進行了黑白兩色物體吸散熱對比試驗以及紅、黃、綠、紫色等幾種顏色物體兩兩對比實驗。所需材料如下:16cm×32cm×45cm的木箱子一個、40W、60W白熾燈泡各兩個(含燈座)、數(shù)字式溫度顯示器4個,不同顏色的物體8個、不同顏色碳素筆6只、浴霸燈2個、燒杯2個、溫度計2只、玻璃瓶2個。
當采用白熾燈為熱光源時,記錄并分析實驗數(shù)據(jù)(如圖1、圖2),發(fā)現(xiàn)黑白兩物體中,黑色物體比白色物體吸熱速度快,且黑色物體散熱速度比白色物體速度要快。增加紅、黃、綠、紫色等幾種顏色的紙盒進行兩兩對比實驗,從曲線圖可以直觀地看出:黑色的吸放熱情況明顯高于其他幾種顏色的物體。
為了增強實驗的強度,將原本 40W燈源改為60W后,實驗結(jié)論依然是:吸熱速度的大小為黑色-紫色-紅色-白色,散熱情況也是如此,并且光源溫度越熱,黑色的吸散熱的速度比其他顏色的物體吸散熱更快(如圖3)。
用同樣的60W光源,對紅紫黃綠吸熱體進行實驗,吸熱速度由大到小排列為綠色-紫色-黃色-紅色,散熱情況也是如此。
通過以上發(fā)明實驗裝置多次實驗可知,黑色物體的吸熱速度比任何一種其他顏色的吸熱速度要快,這些常見顏色吸(散)熱能效的強弱排序為:黑色—綠色—紫色—黃色—紅色—白色。驗證了“深顏色物體吸(散)熱能效比淺色物體強”的理論。
在實驗過程中,我也發(fā)現(xiàn)了一些問題,有待思考和改進。比如,應該增加數(shù)顯器的傳感器,對更多不同顏色的物體進行同時測試比較,這樣可以有效提升實驗的效率。在兩兩對比實驗中發(fā)現(xiàn),黃色物體和白色物體吸散熱的速度最為接近,紫色和白色物體的吸散熱對比實驗比黑白對比更為明顯,當紅色和白色物體進行吸散熱對比實驗時,紅色物體的吸熱功能居然比白色要弱。這都有待于進一步實驗求證。
(指導老師:陳歡慶、吳小美)