2021年7月9日 星期五

熱膨脹實驗(器材簡單)

這是經典的熱學考題
不過...有多少人真的有觀察到?(至少應該不會是上圖所示的比例)


其實理論絕對沒問題,就是先降後升
但無法明顯觀察到,主要還是器材的問題
我們通常都用玻璃器材
但玻璃,尤其是實驗室器材的玻璃
因為希望可以耐高溫(不管是否可以加熱)
所以材質上的選擇都會是膨脹率小的
這樣才不容易爆裂
當然這樣的器材特性,要做這個實驗(先降後升)反而是不容易的
換個器材就好了...
以下實驗照片沒感覺,直接看影片就好
一鏡到底未處理,想看結果請直接拉bar比較快
影片左側為冷水,右側為熱水
以下僅客觀敘述實驗結果,不加推論
1.玻璃管加水
泡入熱水後水位上升,幾乎觀察不出來先降後升
泡入冷水(原水溫)後回到基準線
因為水量不大,不像原始器材用錐形瓶上升那麼明顯

2.塑膠試管加水
泡入熱水後水位明顯下降,幾乎沒有上升
後面再泡回冷水(原水溫),水位緩緩回升
因為冷水實驗了好幾次已經升溫(這其實是我做的最後一組實驗)
無法回到原先的基準線
後續換上原溫度的冷水就幾乎回到基準線了(這部分有拍影片存檔,但很無趣,就不PO出來了)
但需要一些時間,沒想像中快

3.玻璃管加甲醇
甲醇的膨脹率比水大
基本上現象和第一組實驗(玻璃管加水)差不多
但比較明顯,速度也較快


4.塑膠試管加甲醇(這個就比較符合題目所要表達的答案了)
泡入熱水後水位明顯先降後升
後面再泡回冷水(原水溫),水位瞬間衝高(超過原基準線)
後續慢慢回到基準線

2021年7月8日 星期四

溫度顯示型熱傳導實驗改良

不知道大家有沒有做過金屬熱傳導的那個實驗

這個實驗很直觀,很適合給學生操作或當作演示實驗
但我的技術很不好
每次要將火柴(或大頭針)用蠟固定在金屬上就花很多時間
尤其最近想要自己打造這個教具(不想去學校...)
只要將三股長度相同的銅、鋁、鐵金屬線攪在一起就可以了




因為方便拿到的金屬直徑大概就是2mm
要固定大頭針更是痛苦
決定改造為溫度顯示型的

數位溫度計不難買,五金行或水族館就有
但首先要先將原本用鈕扣電池的線引出來
不然一想到要裝這種沒路用的電池就煩心


三個溫度計多少有一些誤差
不要太誇張就好

再將溫度sensor用漆包線固定在相同長度的金屬上
整個裝置再用鐵釘和釘槍固定在木塊上,才會方便加熱



原本初溫約33度,金屬長度18公分
用瓦斯槍加熱約一分鐘之後就可以看出溫度明顯的變化了
效果不錯喔~~



最後把整個實驗裝置修整一下
方便以後攜帶

打造NB散熱板

幾年下來,家裡已經到處充斥著我亂搞的創作或改裝
老婆從驚恐(會不會爆炸!!),到翻白眼,到完全無感...
對我來說,能夠自己打造需要用的東西
或維修任何設備,是一件非常非常酷的事
也許很多人對這種事嗤之以鼻(我老婆就是如此,但她也慢慢懂得欣賞我的胡搞了)
但這就是我學習的動力~~

開始使用OBS之後,NB的發熱情況比起手機更誇張!!
架高NB底座是最簡單的散熱法
不然就是花錢買個散熱墊也行
但之前換冰箱留下了一個號稱冷凍解凍三倍速的神奇金屬板


其實說穿了就是一塊大型的鋁散熱片罷了
大小剛好可以給我的NB來用
但必須跟NB底座完全接觸,散熱效果才會好
所以先切下前端的護板,還有NB的墊高橡膠





鋁片的部分剛好可以接觸最熱的電池端和主機板的位置
鋁板後端有一個架子可以墊高
讓NB呈現一個微微前傾的角度

底下的空間剛好可以裝散熱風扇
若沒有這個架子呢?那就會想出B計畫了

前端再加上PP板延伸出去
有點傾斜的角度剛好可以穩穩護住NB


背面黏上散熱風扇(資訊組那邊很多的~~)
接上USB就搞定電源了


弄好像這樣
散熱改善,果然NB也穩定多了




2021年7月6日 星期二

自製補光電池式教學提示機

利用監視器當教學提示機超過二十年了
已經用得非常順手
主要都是拿來直播實驗
但這一波網紅熱潮卻讓教學提示機很多時候變成要直播手寫的東西
我還是喜歡手寫,比較有點溫度...
這時就會出現一個很現實的問題
就是畫面呈現梯形

當然可以用專業軟體及時修正
但最簡單的方法還是直接由上往下垂直拍攝就好
只是攝影機在上方難免會遮到光線
若從旁邊補光也會有一些陰影
所以由上而下補光也是比較一勞永逸的方法

補光燈最好就跟教學提示機合一才會方便
若要陰影少,補光燈就要是環形的才行
自製環形補光燈可以參考這篇
但我手邊剛有有一隻LED小檯燈
就拿來大改造好了
                                            

首先要先幫監視器減重,不然檯燈的脖子受不了
減重後沒有可以裝鏡頭的套筒了...
就開始從身邊找合適的東西
手機顯微鏡(也是時代的眼淚)差不多剛剛好可以用耶~~







環形燈黏上冰棒棍,就可以架上監視器了


接線用焊接的,不插板節省體積

內部線路要重新裝配
電路圖如下

但兩個電器的電壓不同
LED可以吃到5V,但監視器至少要9V以上
我希望可以放入鋰電池
所以監視器的供電就用升壓板來處理就好
小監視器吃電不兇,可以不用擔心功率的問題
過程很無趣,看照片就好
這樣設計可以市電和電池兩用
切到市電端也可以同時對電池充電,但此時電池不會放電








做好後,底座一樣要塞入鐵粉
不然會頭重腳輕

最後再將脖子用鐵棒加強一下
監視器也做好防護
就搞定啦~~


脖子的角度可以任意調整,彎到90度都沒問題
補光也方便
焦距需要手調
也可以單純當檯燈
電池目前測試供應監視器四、五個小時應該還夠
但若同時開補光燈就會很慘了
估計最多2個多小時就不錯了
所以若要長時間開燈就要插市電(USB 5V)比較保險了