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用树莓派进行初中科学实验(上)用树莓派进行初中科学实验(上)

2020-07-24 22:10

用树莓派进行初中科学实验(上)用树莓派进行初中科学实验(上)

Raspberry Pi Model B Starter Kit 套装,包括电线与储存系统的记忆卡,售价约 600 港元左右,比传统 DIY 电脑便宜得多。

与 Arduino 一样, Raspberry Pi 设有多个接口,可作输入及输出,方便学生接驳不同的线路,配合不同的感应器的使用,就可以製作出不同的习作。

今期的文章会描述如何运用 Raspberry Pi 来进行初中的科学实验。其实在 Raspberry Pi 的官方网站中,提供了大量的学习资源,其中一个资源集叫做 Sensing Science ,涉及的科目包括化学、生物及物理科,我们将按 Lesson 1 :探究温度对化学反应速度的影响试作。

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网站内有很多初中科学实验内容。

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Raspberry Pi 是一块单机底板,但已有齐所有配置。


探究温度对化学反应速度的影响

探究温度对化学反应速度的影响

这个实验的目的是探究硫代硫酸钠 Sodium Thiosulfate 溶液( Na2S2O3 )与稀氢氯酸( HCL )在不同温度的反应速度。当两种液体混合时,会产生黄色的沉澱物硫,这些沉澱物会令原本透明的溶液变成混浊,从而减低溶液的透光度,我们便利用这个特点来量度这个实验的反应速度,化学反应的公式如下:

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公式的最后一项是硫( S ),便是那些黄色的沉澱物。

同学进行这个实验的时候, 要小心处理稀氢氯酸( HCL ),避免沾到眼睛及皮肤,也要小心在化学反应中所产生的二氧化硫( SO2 ),所以请确保实验室的空气流通,避免吸入二氧化硫气体。

实验步骤

Step 1 :用量筒把 5cm3 的 0.05M 硫代硫酸钠溶液和 45cm3 去离子水,加入一个乾净和乾燥的 100cm3 烧杯中。

Step 2 :将 Sense HAT 安装到 Raspberry Pi 的接口,并以透明胶袋包好,以避免在实验过程中沾上溶液。

Step 3 :把烧杯放在 Sense HAT 上面,迅速把 5cm3 的 2.0M 稀氢氯酸加入烧杯中。

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準备设备。

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加入稀氢氯酸。

Step 4 :即时执行 Python 程式 rate.py 。(程式部分,限于篇幅,待下期详解。)

Step 5 :当 Python 程式执行后, Sense HAT 上的 8x8LED 显示器便会出现一个交叉符号。当混合物进行化学反应后,溶液便会渐渐变成混浊,直至不能再在烧杯上面看到显示器上的交叉符号时候,便按下键盘上的 Enter 按钮,以记录化学反应时间。

Step 6 :重複预备第一个步骤的溶液,并将溶液加热至另一个温度(例如 35 度),之后便重複步骤 ( 3 ) 至 ( 5 ) ,便可以记录混合物在不同的温度之下,进行化学反应的时间。

下星期待续……

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