山东省青岛市青岛大学附属中学 冷江昊
日常生活中,我们经常遇到刚盛出的稀饭、汤等食物,不能在较短的时间内凉下来,往往需要等待较长时间才能食用。这时,我们非常希望这些热饭快些凉下来,但是又不能太凉,需要在某一段时间内,保持正常(恒定)的食用温度。基于这种想法,我决定研究温控餐具。
通过查阅资料,我了解到相变材料是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变材料由固态变为液态或者由液态变为固态的过程称为相变过程,在此过程中相变材料将吸收或释放大量的潜热。生活中水是最常见的相变材料,当温度低至0℃时,水由液态变为固态(结冰,放热)。当温度高于0℃时,水由固态变为液态(溶解,吸热)。在结冰过程中吸入并储存了大量的冷能量,而在溶解过程中吸收大量的热能量。冰的数量(体积)越大,溶解过程需要的时间越长。相变材料实际上可作为能量存储器,这种特性在节能、温度控制等领域用途广泛。
在以上知识的启发下,我试着寻找一种能够在人口感比较好的温度下相变的材料,通过查阅资料、请教师长,最终我找到了一种比较合适的相变材料——硫酸钠水合盐。为了更适合人的食用温度,我又添加了硼砂等物质,把相变材料的熔点提高到40℃左右。
我在一个不锈钢碗的夹层里放入硫酸钠水合盐作为相变材料,这种物质的熔点是32℃,由固体变为液体时吸热,由液体变为固体时放热,所以在一定时间内,它能把碗中物质的温度恒定在32℃左右,适宜人体饮用。通过在夹层碗中加入相变材料制成了温控碗。通过实验,我发现我设计的这种餐具可以较快速地降低碗内热水的温度,并有一定的恒温作用。
第七届宋庆龄少年儿童发明奖铜奖
作品点评:在发明创造过程中,遇到问题查阅资料、请教他人寻求解决方案非常重要。冷江昊同学在发明温控碗的过程中,就是通过查阅资料找到了硫酸钠水合盐这种物质,将其用于自己的发明中,成功地解决了问题。因此,在我们遇到难题时,不要闭门造车,而要走出去。