奇妙的傳感器實驗

小明的哥哥在南京師范大學(xué)讀研究生。這天，小明來到哥哥的實驗室，哥哥說：“小明，我來考考你，你知道空氣中氧氣的含量是多少嗎?”小明毫不猶豫地回答：“20％，這個我們在小學(xué)就學(xué)過了?！备绺缯f：“答得不錯!”只見哥哥將一支蠟燭點燃，然后將一個燒杯倒扣在蠟燭的上方，幾秒鐘后蠟燭熄滅了。哥哥指著燒杯問：“那你知道現(xiàn)在這個燒杯里氧氣的含量是多少嗎?”小明不太肯定地回答：“應(yīng)該沒有氧氣了，既然蠟燭熄滅了，氧氣大概用完了吧?！备绺缯f：“是嗎?讓我們來看一看吧。”小明很納悶：氧氣看不見，摸不著，怎么才能知道它有沒有了呢?原來，小明的哥哥正在研究傳感器實驗，用氧氣傳感器就可以測出容器中氧氣的含量。

哥哥將氧氣傳感器(圖1)插入一個去掉底的礦泉水瓶中，再將它與數(shù)據(jù)采集器及計算機相聯(lián)，如圖2。

一切準(zhǔn)備就緒后，哥哥將礦泉水瓶罩在一支點燃的蠟燭上，同時啟動了計算機上的數(shù)據(jù)記錄程序。計算機實時顯示的曲線(如圖3)清楚地表明，開始時瓶內(nèi)氧氣的體積分?jǐn)?shù)是19.56％，隨著蠟燭的燃燒，瓶內(nèi)氧氣體積分?jǐn)?shù)逐漸降低，當(dāng)氧氣休積含量下降至15.96％時，蠟燭就完全熄滅了。

“哇!瓶子里還有這么多氧氣蠟燭就熄滅了，真是想不到!這是什么儀器?它為什么能這么快、這么準(zhǔn)地測出氧氣含量呢?”小明拉著哥哥要問個明白。

哥哥說：“這里要用到三種主要儀器，氧氣傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機。傳感器就如同人的眼、耳、鼻、舌、身，它能夠看到、聽到、嗅到、嘗到、觸及到待測物的各種相關(guān)信息，但又比人的五官靈敏、準(zhǔn)確千萬倍。不同的傳感器感觸不同的信息。常見的有溫度、濕度、氣體壓強、oH、電流、電壓、二氧化碳濃度、氧氣含量傳感器等。數(shù)據(jù)采集器相當(dāng)于人的大腦，負責(zé)接受從傳感器傳過來的信號、存儲數(shù)據(jù)等工作，是整個系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。將數(shù)據(jù)采集器與計算機連接后，即可利用實驗數(shù)據(jù)處理軟件進行數(shù)據(jù)處理。它能夠幫助我們更便捷地對數(shù)據(jù)采集器進行操作，并且以數(shù)字、曲線等多種形式顯示數(shù)據(jù)，使我們能夠更好地把握化學(xué)實驗動態(tài)，對實驗結(jié)果進行分析、推測。

傳感器實驗又叫做手持技術(shù)。由于儀器價格相對較高，這類實驗?zāi)壳爸挥猩贁?shù)條件較好的學(xué)校能夠開展。從科技發(fā)展的觀點看，傳感器實驗是傳統(tǒng)實驗現(xiàn)代化、信息化的重要途徑，可以幫助同學(xué)們更好地認識我們周圍的世界，從而更加熱愛學(xué)習(xí)科學(xué)、培養(yǎng)對科學(xué)研究的興趣。

做一做：其實，對于蠟燭熄滅來說，容器內(nèi)氧氣含量的減少只是原因之一。你不妨將一支長蠟燭點燃，罩上去掉底的塑料瓶(事先在塑料瓶的一側(cè)上下不同位置打出兩個洞)，記錄下洞在不同位置時蠟燭熄滅需要的時間。想一想：可能的原因是什么?

責(zé)任編輯 侯秀姣