不同颜色布料吸收太阳能的实验研究

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  一、研究目的
  为什么夏天人们喜欢穿浅色的衣服,而冬天喜欢穿深色的衣服?为解答这个问题,我用定量的方法研究不同颜色吸收太阳能能力的大小,以及什么颜色吸收太阳能的能力最强,什么颜色能力最弱,从而为人们的日常生活与工业生产提供科学依据。
  二、研究方法
  1.确定研究方案
  利用从书本上学到的发散、想象和联想的思维方法,我想到了很多研究方案,例如:(1)先用相同的白色玻璃瓶装相同的水,再用不同颜色的布包住瓶子,在太阳下晒一定时间后,用温度计测量它们的温度:(2)用不同颜色的布料直接包在温度计上,在太阳下晒一定时间后,观察温度计示数;(3)取相同数量的不同颜色的颜料,将它们配制成不同颜色的液体,在太阳下晒一定时间后,再测量温度。经过试验预做和比较分析发现,方案(2)最佳、最直接方便,效果比较明显,也比较接近生活实际;其他方案需要的时间较长,有的效果不太明显。
  2.实验准备
  100毫升的玻璃瓶4个、木板1块、量杯1个、吸球1个、记录本1本、铅笔1支、酒精温度计(范围在0~100℃,精度为1℃)以及水银温度计(范围在0~50℃,精度为0.5℃)各4根,厚度相同的黑、白、浅蓝布料各1尺
  3.实验过程
  (1)测量前,在相同温度的水中校正4根温度计。用量杯分别量取100毫升的水装入3个玻璃瓶中。在将其中3根酒精温度计和3个玻璃瓶分别套上与其大小相同的布套,将它们放在室外的一块木板上:另取1根水银温度计(不用布套)同时放在木板上。10分钟后,读取并记录4根温度计的读数。每次读数完毕后,将4根温度计恢复到室温后再进行下一次测量,共测量3次,测量数据见表1。
  (2)玻璃瓶内的水温上升得较慢,30分钟后读取第1组数据,以后每隔30分钟读取一组数据,测量数据见表2。
  (3)用水银温度计代替酒精温度计进行测量,测量数据见表3。
  说明:以下各表中,“直测温度”是指不用布包温度计或玻璃瓶测得的温度;“白色温度”是指白布包住温度计或瓶子测得的温度,其余类推。
  三、实验结果
  
  四、结果分析
  1.在相同的环境温度下,黑色布料吸收的太阳能最多,白色布料吸收的太阳能最少,其他’颜色的布料对太阳能的吸收能力介于二者之间。环境温度越高,黑色布料吸收太阳能的能力越强,与其他颜色的温差越大:随着环境温度的降低,这种反差也随着降低。
  2.误差分析。测量结果与实际情况有一定偏差,主要有以下几个原因:(1)不同温度计之间的误差。在校正温度计时,发现在相同温度的水里,4个温度计的读数并不完全相同,最大相差0.5℃:(2)读数误差。读数视线偏斜时会引起读数误差:(3)温度计的精度。不同精度的温度计对测量结果有一定影响。水银温度计比酒精温度计更精确一点,测得的数据也准确一点;(4)布包温度计时的松紧程度对结果也有影响。其他如地热、云彩的遮挡、测量仪器放置位置等因素对测量数据也有一定影响。
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