林宣安老師_創意教具DIY(新站)

2018年3月14日星期三

555 timer 反應速率偵測器

掙扎了好久終於還是決定下功夫研究555 timer
畢竟這東西實在強大到一個不行
從1971年發明到現在幾乎沒改太多
迄今使用的數量保守估計有數百億個(沒錯，就是數百億!!)
(http://www.makezine.com.tw/make2599131456/555-timer-intro)
接觸電晶體之後實在被這種「簡單的華麗」深深吸引
555就是利用電晶體的集成
詳細原理就不再多加說明(其實我也說不清楚...)
簡單的來說就是利用第2腳和第6腳的電位不同來開關第3腳的電路
開的時間由串聯在第2腳和第6腳(這兩腳要自己並聯)的電容來控制
兩次充電的間隔時間由一個串接在電容的可變電阻來控制
因此就成了一個計時器
可以應用的地方後續再說明

這次主要是拿來製作反應速率的偵測器
因為找不到平整表面的小夜燈
乾脆就自己作
電路圖如下

利用麵包板來組合比較快
反正我也需要一個足夠大的操作平台
輸出端用LED和蜂鳴器並行
蜂鳴器有開關，避免有些時候不方便有聲音時也可以用
表面貼上膠帶，以免不小心弄髒光敏電阻

最後測試三種濃度
以LED全亮當作停止的標準
不會像小夜燈會漸亮，較容易判斷停止時間
2M硫代硫酸鈉5秒
1M硫代硫酸鈉10秒
0.5M硫代硫酸鈉24秒
影片如下

2018年3月12日星期一

反應速率實驗的釋疑

硫代硫酸鈉和鹽酸的反應實驗得到許多人的建議
尤其是仁愛國中的美惠老師(超級大感謝啊~~)
果然是行家出手就分春秋

以下是我和美惠老師討論的整理
硫代硫酸鈉產生硫和二氧化硫的反應從反應式來看
應該屬於自身氧化還原反應
但需要在酸性環境下才會加速
(這就是為什麼硫代硫酸鈉水溶液放久了打開會有淡淡鞭炮味的原因)

然而當反應產生二氧化硫之後
二氧化硫溶在水中就會形成亞硫酸，提供了更強的酸性環境
因此我們在作這個實驗的時候會發現硫產生的速率一開始較慢，然後瞬間turbo

整個反應需要酸性的環境才會進行
我嘗試用了檸檬酸和硫酸，都和鹽酸的效果相同
證實了鹽酸只是提供一開始反應所需的氫離子(其實從反應式就可以看出來，實驗只是為了證實)
因此應該不會是完全的零級反應

但當反應開始產生二氧化硫之後，酸性環境的來源就多了亞硫酸
酸性增強了，反應變快，酸性又更強...反應就開始如骨牌般的發生(所以後續的硫瞬間產生)
鹽酸此時的影響相對也變小了
因此有影響，但不到一級

而且根據實驗的結果
若鹽酸濃度較高，相對影響反應速率的結果也不明顯(因為啟動時間較短)
但鹽酸若是低濃度，就會明顯讓反應速率降低(一開始啟動的時間變長了)

這樣的推論和實驗結果都是相吻合的
應該合理吧!?

2018年3月9日星期五

反應速率實驗再改良

之前用小夜燈的明滅來判斷反應終止的時間
基本上已經比肉眼判斷十字遮住要好多了
但LED漸亮的問題還是要解決比較好
拆開來看，構造很簡單
就是利用一個光敏電阻串接電晶體的B極
因此進入光敏電阻的亮度就會對E極輸出的電壓產生線性的結果
LED就會有逐漸變亮的效果
但我並不要這個效果

所以把原本E極輸出端接上一個低電流驅動的繼電器(這個好貴...)
繼電器的輸出端就可以單純的開或關
再把原本讓LED延遲亮的電容也拆掉
這樣就容易判斷了
接頭的地方彈性一點，可以用蜂鳴器(這很好，耳朵聽，眼睛看碼表)或LED皆可

重作一次實驗
結果如下

硫代硫酸鈉反應級數為0.8979

硫代硫酸鈉反應級數為1.1899

鹽酸的反應級數為0.1761

反應速率的測定

硫代硫酸鈉加鹽酸的反應速率測定一般我們都會作溫度和濃度兩種
基本上這是一個很痛苦的實驗
因為產生的二氧化硫味道(鞭炮味)我實在很不喜歡
加上測定的方式完全靠肉眼的主觀判斷
在正上方觀察剛好就是當二氧化硫抽風機
所以十多年前就提出用小夜燈的方式來偵測

最近備課時有老師又提出這件事
想說重新設計這個實驗好了
縮小實驗的藥品用量
直接用藥品罐的瓶塞當容器就好，每次實驗不到1mL
產生的二氧化硫相對也更少了
所需的時間和當時的光強度有絕對的關係
這可以用檯燈來控制就好

當產生足夠量的硫時，就會遮住光，啟動小夜燈
所以建議濃度調高一些，效果比較明顯
但現在小夜燈多為LED
因此會隨著外界的亮度逐漸變亮
所以在判斷上也造成了一些困擾(多亮才是停止計時的位置，大概會有1秒左右的誤判)
但這應該可以有方法解決，後續再說

出來的結果如下
固定鹽酸濃度2M

固定硫代硫酸鈉濃度1M

出來的結果，反應速率對硫代硫酸鈉的反應級數為1.29

對鹽酸的反應級數為0.14

完蛋了!!
這樣的結果表示這個反應對鹽酸濃度的影響是很小的
查了許多文件
發現一個讓人害怕的結果...
硫代硫酸鈉加鹽酸的反應速率，對鹽酸濃度來說是無關的!!!

http://slideplayer.com/slide/10724331/

http://isbhsscience.wikidot.com/reaction-kinetics

http://www.chemhume.co.uk/A2CHEM/Unit%202a/12%20How%20fast/Ch12Howfast.htm

看看課本的考題

一般國中都會以理想狀態來討論
如此，鹽酸的濃度是不會影響反應速率的
幾乎所有國高中的考題都要修正了

我不知道這樣的結果是否還有討論的空間
但這個結果卻讓我心中充滿恐慌

2018年3月6日星期二

成功的定義

21年前在台中海線教書，學生曾經對我說過一段話
「老師~~，我學這些幹甚麼？我在台中港打工一天的錢比你教書的還多，我學這些幹甚麼！」
當時很菜，我只是笑笑，不知道該怎麼回答...
前幾天在FB上面看到一段影片，又讓我想起這段往事

看看喜歡和不喜歡的人數
大概也能猜到大多數人看完後的心情與認知

什麼叫做沒路用？什麼又叫功成名就？
社會的氛圍似乎習慣以薪水來評論一個人的成就高低
沒錯，薪水很重要
沒有錢就很難談(實現)理想
但這不是一個二分法的世界
成功的定義非常複雜，沒有人說得出來

他的老師確實說了一段不該說的話(也可能是他的轉達忽略了其他重點)
但一個滿口髒話，充滿挑釁與諷刺的表達方式是否就叫做成功？
老師和建築工人，什麼叫做成功？
醫生和水電工，什麼叫做成功？
郭台銘和陳樹菊，什麼叫做成功？
這些問題永遠沒有正確答案
因為成功沒有定義，成功代表的是一種「存在的價值」
當你有著存在的價值，某些角度來說就是一種成功(但這也不是成功的定義)

教育的目的除了學術與技能的學習
更重要的是價值觀的建立
一個能尊重多元的價值觀
一個能勇敢面對的價值觀
一個能自我反省的價值觀
一個能回饋社會的價值觀...

老師與父母的認知和行為
在無形中正影響著每個孩子的價值觀
這個價值觀一旦成形，就會根深蒂固的跟著你一輩子
永遠提醒身為老師的自己
注意自己的言行，一句無心的話或許正在形塑這個孩子一輩子的價值觀